一种碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法，涉及一种海绵制备方法，由于目前高容量纳米材料在活性炭纤维上的负载技术没有显著提升，使得负载量普遍偏低，所以本申请包括以下步骤：S1、将活性炭海绵在清水里洗涤，将洗涤后的活性炭海绵浸没在装有高纯水的密闭容器中进行活化，活化一定时间后取出，低温烘干，得到表面羟基活化的活性炭海绵；S2、调节氢氧根缓释剂和镁盐溶液在去离子水和有机溶剂溶解的PH值，将S1中的活性炭海绵放置在溶液中浸泡，随后放置在密闭容器中保温反应，随后清水清洗活性炭海绵，低温烘干，得到高负载量的碱式碳酸镁纳米片负载的活性炭海绵。绵。绵。

【技术实现步骤摘要】
一种碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种海绵制备方法，具体是一种碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业的快速发展，越来越多的重金属污染物在制造过程中直接或间接进入水环境，导致了环境中越来越多的重金属污染。重金属是指重金属，是指密度大于4.5g/cm3的金属，包括汞、铅、镉等。重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。重金属非常难以被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。因此，高效的去除水中的重金属离子是非常有必要的。目前重金属废水的处理方法主要有：化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、电化学法以及吸附法等。在这些方法中，吸附法由于操作简单、成本较低、适用范围广，因此是一种经济、高效且最有推广应用价值的重金属废水处理技术。
[0003]采用吸附法处理重金属废水，其关键在于吸附材料的性能。在众多的吸附材料中，镁基吸附材料是一种常用的吸附材料，其价格低、吸附性能好，在重金属废水处理方面有着广泛的应用前景。吸附是待吸附物附着固定在吸附剂表面的行为，因此吸附材料吸附能力的强弱与其比表面积和孔结构特征息息相关。吸附材料的比表面积决定材料的表面能和剩余力场,对吸附性质起着决定性作用。多孔结构不仅可以增加吸附材料的吸附活性位点，还可以进一步增大其比表面积，这些都是决定吸附性能的重要因素。多孔纳米材料因其纳米级的尺寸，纳米级的孔洞，往往有着大幅高于常规粉体材料的比表面积，和优异的吸附性能。纳米吸附剂具有非常强的吸附能力，然而其尺寸很小，如其直接用于水处理却存在着难以回收，容易造成二次污染等问题，这严重阻碍其大规模应用进程。
[0004]活性炭海绵作为一种多功能吸附材料，其除具有丰富和发达孔隙结构外，还具有连续体材料的优良品质，是一种理想的吸附材料载体。因此，近年来，活性炭海绵及其表面修饰的研究和开发受到国内外很多研究者的极大关注。
[0005]然而目前高容量纳米材料在活性炭纤维上的负载技术没有显著提升，使得负载量普遍偏低，有关高性能碱式碳酸镁多孔纳米材料修饰的活性炭纤维的更是未有被研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将活性炭海绵在清水里洗涤，将洗涤后的活性炭海绵浸没在装有高纯水的密闭容器中进行活化，活化一定时间后取出，低温烘干，得到表面羟基活化的活性炭海绵；
[0010]S2、氢氧根缓释剂和镁盐溶液在去离子水和有机溶剂中，形成透明溶液，调节溶液的PH值，将S1中得到的活化处理完的活性炭海绵放置在透明溶液中浸泡，将浸泡后的活性炭海绵放置在密闭容器中保温反应，反应结束后利用清水清洗活性炭海绵，将清洗后的活性炭海绵低温烘干，得到高负载量的碱式碳酸镁纳米片负载的活性炭海绵，所述碱式碳酸镁纳米片负载的活性炭海绵的负载量是基底质量的400％以上。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述步骤S1中将活性炭在清水里洗涤的次数为3
‑
5次。
[0012]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤S1中将洗涤后的活性炭海绵浸没在装有高纯水的密闭容器中进行保温活化，保温活化温度是60℃
‑
180℃，保温活化时长是2
‑
48小时。
[0013]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤S1中低温烘干温度是40
‑
80℃。
[0014]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤S2中氢氧根缓释剂是尿素和六次甲基四胺在高温下分解，产生氢氧根的化学品，所述步骤S2中的镁盐是氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、磷酸镁和草酸镁的可溶性镁盐，所述步骤S2中去离子水与有机溶剂的混合液是指水与甘油、乙二醇、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种有机溶剂的混合液。
[0015]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤S2中的透明溶液是形成浓度为0.01M
‑
1M的尿素和0.01M
‑
0.5M镁盐的混合溶液，所述步骤S2中的透明溶液的PH利用盐酸或者氢氧化钠将溶液调至5.0
‑
10.0。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤S2中将S1中得到的活化处理完的活性炭海绵放置在透明溶液中浸泡的浸泡时间为1.5
‑
12小时。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤S2中将浸泡后的活性炭海绵放置在密闭容器中保温反应，反应的场所是利用烘箱进行反应，反应的温度是90℃
‑
220℃，反应的时间为4
‑
24小时。
[0018]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤S2中反应结束后利用清水清洗活性炭海绵，清洗次数为3
‑
5次，且所述步骤S2中将清洗后的活性炭海绵低温烘干，低温烘干在是40℃
‑
80℃的烘箱中烘干。
[0019]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤S2中碱式碳酸镁纳米片是指厚度在10
‑
100纳米，尺寸在1
‑
100微米的碱式碳酸镁纳米片。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过提供一种高负载量的负载型碱式碳酸镁纳米吸附材料的制备方法，能够使得活性炭海绵的表面羟基密度大幅增加，使其成为纳米材料的成核位点；且本申请能够在一定时间内完成细小晶核的形成与着床，之后再通过生长溶液的不断补给，使晶核孵育生长，最终完成氧化镁多孔纳米片修饰活性炭纤维的一体化原位合成；同时本申请能够消除了表面活性剂对吸附材料的不利影响，且所制备的负载型纳米吸附材料具有分散性好和尺寸均一的优势，且纳米材料与基底间结合紧密，不宜脱落；
[0021]本申请生产的材料兼具纳米材料的高吸附性能以及传统材料易回收的优点，可用于水中是重金属离子的高效去除。此外，本申请所提供的制备设备投资少，工艺简单，操作容易、制备方法简单，易于调控，适合工业化生产。
附图说明
[0022]图1为碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法的碱式碳酸镁纳米片修饰
前后的活性炭海绵对比图。
[0023]图2为碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法中活性炭海绵和负载后的活性炭海绵的XRD图。
[0024]图3为碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法中碱式碳酸镁多孔纳米片修饰前后的活性炭海绵的SEM图，(a,b)修饰前；(c,d)修饰后。
[0025]图4为碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法中碱式碳酸镁多孔纳米片的TEM图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将活性炭海绵在清水里洗涤，将洗涤后的活性炭海绵浸没在装有高纯水的密闭容器中进行活化，活化一定时间后取出，低温烘干，得到表面羟基活化的活性炭海绵；S2、氢氧根缓释剂和镁盐溶液在去离子水和有机溶剂中，形成透明溶液，调节溶液的PH值，将S1中得到的活化处理完的活性炭海绵放置在透明溶液中浸泡，将浸泡后的活性炭海绵放置在密闭容器中保温反应，反应结束后利用清水清洗活性炭海绵，将清洗后的活性炭海绵低温烘干，得到高负载量的碱式碳酸镁纳米片负载的活性炭海绵，所述碱式碳酸镁纳米片负载的活性炭海绵的负载量是基底质量的400％以上。2.根据权利要求1所述的碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中将活性炭在清水里洗涤的次数为3
‑
5次。3.根据权利要求1所述的碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中将洗涤后的活性炭海绵浸没在装有高纯水的密闭容器中进行保温活化，保温活化温度是60℃
‑
180℃，保温活化时长是2
‑
48小时。4.根据权利要求1所述的碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中低温烘干温度是40
‑
80℃。5.根据权利要求1所述的碱式碳酸镁纳米片负载活性炭碳海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中氢氧根缓释剂是尿素和六次甲基四胺在高温下分解，产生氢氧根的化学品，所述步骤S2中的镁盐是氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、磷酸镁和草酸镁的可溶性镁盐，所述步骤S2中去离子水与有机溶剂的混合液是指水与甘油、乙二...

【专利技术属性】
技术研发人员：金震，徐民达，王德才，张欢，朝阳，王爱晶，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：