一种污水处理用复合纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种污水处理用复合纳米材料及其制备方法，本发明专利技术对多壁碳纳米管‑纳米硒‑磁性氧化铁复合纳米材料进行L‑缬氨酸修饰，然后与纳米二氧化钛复合，得到一种复合纳米材料。该复合纳米材料具有优异的吸附能力和絮凝能力，针对印染污水实现良好的处理效果。

A Composite Nanometer Material for Sewage Treatment and Its Preparation Method

The invention provides a composite nano-material for sewage treatment and a preparation method. The composite nano-material of multi-walled carbon nanotubes, nano-selenium and magnetic iron oxide is modified by L_ valine, and then compounded with nano-titanium dioxide to obtain a composite nano-material. The composite nanometer material has excellent adsorption and flocculation ability, and achieves good treatment effect for printing and dyeing wastewater.

【技术实现步骤摘要】
一种污水处理用复合纳米材料及其制备方法
本专利技术涉及污水处理
，特别是涉及一种污水处理用复合纳米材料及其制备方法。
技术介绍
随着人们生活节奏的加快和工业化规模的不断增大，所产生的污水越来越多，污水中含有大量工业生产用料、中间产物和产品，以及生产过程中所产生的污染物。倘若直接排放所产生的污水，势必会严重污染环境，进而威胁人类的健康和安全，因此，污水处理成为摆在人们面前的唯一出路。服装印染污水是现代工业产生的一种常见污水，由于印染过程中使用了大量的染料和助剂等，服装印染污水具有自身的特点，含有漂炼废水、印花染色废水和退浆水等，色度很高。另外，在工业各行业中，纺织印染业的COD排放量居第四位，可见印染行业的污水排放急需处理。纳米材料由于自身的尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，在物理、化学等方面表现出与常规材料不同的特殊性能，目前已有报道将纳米材料用于污水处理领域。但是在印染污水处理领域，目前的纳米材料仍无法达到理想的处理效果。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种污水处理用复合纳米材料及其制备方法，对于印染污水具有非常优异的处理效果。为实现上述目的，本专利技术是通过如下方案实现的：一种污水处理用复合纳米材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将三氯化铁和柠檬酸三钠溶于乙二醇中，加入醋酸钠，250～300℃搅拌反应10～12小时，自然冷却至室温，洗涤，烘干，筛分100nm以下的颗粒，得到第一粉末；（2）将多壁碳纳米管酸化后分散于水中，然后加入亚硒酸，搅拌分散均匀得到混合分散液，逐滴滴加浓氨水（质量浓度22～25%），调节至pH=10，冷冻，粉碎，得到第二粉末；（3）质量浓度3～8%的抗坏血酸水溶液冷冻、粉碎，制成第三粉末；（4）第一粉末、第二粉末和第三粉末以质量比1:0.5～0.7:8～10低温混合研磨，得到多壁碳纳米管-纳米硒-磁性氧化铁复合纳米材料；（5）将多壁碳纳米管-纳米硒-磁性氧化铁复合纳米材料倒入L-缬氨酸水溶液中，室温搅拌50～60分钟，磁分离反应产物，洗涤，真空干燥，得到L-缬氨酸修饰的复合纳米材料；（6）将步骤（5）所得L-缬氨酸修饰的复合纳米材料分散于N,N-二甲基甲酰胺中，加入纳米二氧化钛，热处理50～60分钟，过滤，洗涤，干燥，煅烧，自然冷却，低温研磨，即得。优选的，步骤（1）中，三氯化铁、柠檬酸三钠、醋酸钠的摩尔比为1:0.1～0.2:1～2，三氯化铁与乙二醇的质量体积比为1g：20～30mL。优选的，步骤（1）中，利用无水乙醇洗涤2～3次，烘干的工艺条件为：80～90℃烘干5～6小时。优选的，步骤（2）中，多壁碳纳米管的酸化方法为：将多壁碳纳米管和浓硝酸搅拌混合均匀，在120～130℃下反应8～10小时，将得到的产物经抽滤、洗涤至中性，真空干燥，即得；浓硝酸的质量浓度为65%，多壁碳纳米管与浓硝酸的质量体积比为1g：100mL。优选的，步骤（2）中，多壁碳纳米管、亚硒酸、水的质量比为0.05～0.1：0.01～0.02：1～2。优选的，步骤（2）中，冷冻、粉碎的工艺条件为：冷冻温度-10～-20℃，冷冻时间8～12小时，粉碎温度-15～-18℃，粉碎粒度为1～3μm。优选的，步骤（3）中，冷冻、粉碎的工艺条件为：冷冻温度-10～-20℃，冷冻时间8～12小时，粉碎温度-15～-18℃，粉碎粒度为1～3μm。优选的，步骤（4）中，低温混合研磨的工艺条件为：研磨温度-15～-18℃，研磨时间24～48小时，研磨粒度为0.1～0.3μm。优选的，步骤（5）中，L-缬氨酸水溶液的质量浓度为10～15%，多壁碳纳米管-纳米硒-磁性氧化铁复合纳米材料与L-缬氨酸水溶液的质量体积比为1g：10～15mL。优选的，步骤（5）中，利用去离子水和无水乙醇交替洗涤2～3次。优选的，步骤（6）中，将L-缬氨酸修饰的复合纳米材料倒入N,N-二甲基甲酰胺中，40kHz，100W超声处理20～30分钟，打破团聚，使得L-缬氨酸修饰的复合纳米材料均匀分散于N,N-二甲基甲酰胺中，L-缬氨酸修饰的复合纳米材料与N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为1g：100～120mL。优选的，步骤（6）中，L-缬氨酸修饰的复合纳米材料与纳米二氧化钛的质量比为1:0.3～0.4。优选的，步骤（6）中，洗涤的具体方法是：利用去离子水洗涤2～3次；干燥的工艺条件是：70～80℃干燥10～12小时；煅烧的工艺条件是：以50～55℃/分钟的升温速率升温至1200～1300℃，保持温度煅烧5～6小时。优选的，步骤（6）中，低温研磨的工艺条件为：研磨温度-15～-18℃，研磨时间24～48小时，研磨粒度为0.1～0.3μm。利用上述制备方法得到的一种污水处理用复合纳米材料。本专利技术的有益效果是：本专利技术对多壁碳纳米管-纳米硒-磁性氧化铁复合纳米材料进行L-缬氨酸修饰，然后与纳米二氧化钛复合，得到一种复合纳米材料。该复合纳米材料具有优异的吸附能力和絮凝能力，针对印染污水实现良好的处理效果。多壁碳纳米管酸化后复合了纳米硒和磁性氧化铁，比表面积大，具有强烈的吸附作用，有效吸附印染污水中的重金属离子；磁性氧化铁的引入形成微磁场，意外加强了絮凝效果，形成絮体速度快，絮体密实；纳米硒本身具有一定的重金属拮抗作用，与多壁碳纳米管结合后对重金属起到拮抗作用后，恰恰为多壁碳纳米管的吸附作用和磁性氧化铁絮凝作用所捕获，进一步提高了吸附作用和絮凝效果。L-缬氨酸修饰有助于改善材料的表面性能，分散性好，避免团聚。最后纳米二氧化钛复合有利于富集污水中的重金属，增强了产品的吸附能力和絮凝能力，增强处理效果。经测试，本专利技术的污水处理剂处理后出水COD、BOD以及NH3-N浓度均达到国家回用标准，色度低，超过国家一级A排放标准。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种污水处理用复合纳米材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将三氯化铁和柠檬酸三钠溶于乙二醇中，加入醋酸钠，250℃搅拌反应10小时，自然冷却至室温，洗涤，烘干，筛分100nm以下的颗粒，得到第一粉末；（2）将多壁碳纳米管酸化后分散于水中，然后加入亚硒酸，搅拌分散均匀得到混合分散液，逐滴滴加浓氨水（质量浓度22%），调节至pH=10，冷冻，粉碎，得到第二粉末；（3）质量浓度3%的抗坏血酸水溶液冷冻、粉碎，制成第三粉末；（4）第一粉末、第二粉末和第三粉末以质量比1:0.5:8低温混合研磨，得到多壁碳纳米管-纳米硒-磁性氧化铁复合纳米材料；（5）将多壁碳纳米管-纳米硒-磁性氧化铁复合纳米材料倒入L-缬氨酸水溶液中，室温搅拌50分钟，磁分离反应产物，洗涤，真空干燥，得到L-缬氨酸修饰的复合纳米材料；（6）将步骤（5）所得L-缬氨酸修饰的复合纳米材料分散于N,N-二甲基甲酰胺中，加入纳米二氧化钛，热处理50分钟，过滤，洗涤，干燥，煅烧，自然冷却，低温研磨，即得。其中，步骤（1）中，三氯化铁、柠檬酸三钠、醋酸钠的摩尔比为1:0.1:1，三氯化铁与乙二醇的质量体积比为1g：20mL。步骤（1）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污水处理用复合纳米材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将三氯化铁和柠檬酸三钠溶于乙二醇中，加入醋酸钠，250～300℃搅拌反应10～12小时，自然冷却至室温，洗涤，烘干，筛分100nm以下的颗粒，得到第一粉末；（2）将多壁碳纳米管酸化后分散于水中，然后加入亚硒酸，搅拌分散均匀得到混合分散液，逐滴滴加浓氨水（质量浓度22～25%），调节至pH=10，冷冻，粉碎，得到第二粉末；（3）质量浓度3～8%的抗坏血酸水溶液冷冻、粉碎，制成第三粉末；（4）第一粉末、第二粉末和第三粉末以质量比1:0.5～0.7:8～10低温混合研磨，得到多壁碳纳米管‑纳米硒‑磁性氧化铁复合纳米材料；（5）将多壁碳纳米管‑纳米硒‑磁性氧化铁复合纳米材料倒入L‑缬氨酸水溶液中，室温搅拌50～60分钟，磁分离反应产物，洗涤，真空干燥，得到L‑缬氨酸修饰的复合纳米材料；（6）将步骤（5）所得L‑缬氨酸修饰的复合纳米材料分散于N,N‑二甲基甲酰胺中，加入纳米二氧化钛，热处理50～60分钟，过滤，洗涤，干燥，煅烧，自然冷却，低温研磨，即得。

【技术特征摘要】
1.一种污水处理用复合纳米材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将三氯化铁和柠檬酸三钠溶于乙二醇中，加入醋酸钠，250～300℃搅拌反应10～12小时，自然冷却至室温，洗涤，烘干，筛分100nm以下的颗粒，得到第一粉末；（2）将多壁碳纳米管酸化后分散于水中，然后加入亚硒酸，搅拌分散均匀得到混合分散液，逐滴滴加浓氨水（质量浓度22～25%），调节至pH=10，冷冻，粉碎，得到第二粉末；（3）质量浓度3～8%的抗坏血酸水溶液冷冻、粉碎，制成第三粉末；（4）第一粉末、第二粉末和第三粉末以质量比1:0.5～0.7:8～10低温混合研磨，得到多壁碳纳米管-纳米硒-磁性氧化铁复合纳米材料；（5）将多壁碳纳米管-纳米硒-磁性氧化铁复合纳米材料倒入L-缬氨酸水溶液中，室温搅拌50～60分钟，磁分离反应产物，洗涤，真空干燥，得到L-缬氨酸修饰的复合纳米材料；（6）将步骤（5）所得L-缬氨酸修饰的复合纳米材料分散于N,N-二甲基甲酰胺中，加入纳米二氧化钛，热处理50～60分钟，过滤，洗涤，干燥，煅烧，自然冷却，低温研磨，即得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，三氯化铁、柠檬酸三钠、醋酸钠的摩尔比约为1:0.1～0.2:1～2，三氯化铁与乙二醇的质量体积比为1g：20～30mL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，多壁碳纳米管的酸化方法为：将多壁碳纳米管和浓硝酸搅拌混合均匀，在120～130℃下反应8～10小时，将得到的产物经抽滤、洗涤至中性，真空干燥，即得；浓硝酸的质量浓度为65%，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠，
申请(专利权)人：李忠，
类型：发明
国别省市：浙江,33