一种改性埃洛石复合材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种改性埃洛石复合材料及其应用。一种改性埃洛石复合材料，包括多巴胺改性的埃洛石纳米管；多巴胺改性的埃洛石纳米管负载有纳米零价铁。本发明专利技术的改性埃洛石复合材料充分发挥埃洛石纳米管的载体作用，利用多巴胺的特定螯合作用，在埃洛石表面引入纳米零价铁，有效防止了零价铁的凝聚，增大了与污染物的接触面积。本发明专利技术的改性埃洛石复合材料用于吸附废水中重金属时，充分发挥零价铁的还原作用，提高对重金属的吸附效果。提高对重金属的吸附效果。

【技术实现步骤摘要】
一种改性埃洛石复合材料及其应用


[0001]本专利技术属于纳米材料
，尤其涉及一种改性埃洛石复合材料及其应用。

技术介绍

[0002]黏土矿物具有比表面积大、离子交换能力强的优点，是一类具有独特结构的优质型环保吸附材料，常用作充填材料和放射性废液的吸附介质。埃洛石纳米管(Halloysite nanotubes)来源广泛，价格低廉，由于其高孔隙率、惰性和丰度，在环境修复方面具有潜在的应用价值。其特殊的管状结构可作为金属、金属氧化物和聚合物的载体，成为研究热点。单一的埃洛石对污染物的吸附性能差，利用其管状结构负载高吸附性能的材料具有重要意义。
[0003]纳米零价铁(Nanoscale zero
‑
valent iron，nZVI)具有比表面积大、强还原性以及表面具有磁性等特点。有研究表明，微量水平的重金属可以被纳米零价铁快速从水中分离出来，并包裹在零价铁纳米颗粒的中心。虽然用纳米零价铁去除水和土壤中的重金属有着广泛的应用前景，但是纳米零价铁颗粒易团聚，难以回收易造成二次污染，并且容易和空气还有水中的溶解氧反应，从而降低了纳米零价铁在水和土壤中的迁移能力以及反应活性，阻碍了纳米零价铁的技术发展。研究发现，对纳米零价铁进行改性，从而保持纳米零价铁的固有特性并增强其稳定性。对nZVI进行修饰负载可以显著的提高处理效果，在污染水体和土壤修复中得到广泛的应用。现有技术采用纳米碳管负载纳米零价铁，采用的支撑材料纳米碳管价格较昂贵，合成过程对温度的要求较高，且铁离子在纳米碳管上的附着力不强，通过液相还原生成的零价铁与纳米碳管分割比较明显，需要提供一种制备方法简单，吸附效果好的材料。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在负载零价铁复合材料对重金属吸附效果差的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种改性埃洛石复合材料，本专利技术的目的之二在于提供这种改性埃洛石复合材料的应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种改性埃洛石复合材料，包括多巴胺改性的埃洛石纳米管；多巴胺改性的埃洛石纳米管负载有纳米零价铁。
[0007]优选的，这种改性埃洛石复合材料中，纳米零价铁的负载量为2
‑
15wt％；进一步优选的，纳米零价铁的负载量为8
‑
12wt％；再进一步优选的，纳米零价铁的负载量为9
‑
10wt％。
[0008]一种改性埃洛石复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)埃洛石纳米管与盐酸多巴胺混合反应得到多巴胺改性的埃洛石纳米管；
[0010]2)将步骤1)多巴胺改性的埃洛石纳米管与铁源混合后加入还原剂，反应得到改性埃洛石复合材料。
[0011]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤1)中，埃洛石纳米管与盐酸多巴胺的质量比为1：(0.05
‑
0.5)；进一步优选的，埃洛石纳米管与盐酸多巴胺的质量比为1：(0.1
‑
0.3)；再进一步优选的，埃洛石纳米管与盐酸多巴胺的质量比为1：(0.15
‑
0.25)；更进一步优选的，埃洛石纳米管与盐酸多巴胺的质量比为1：0.2。
[0012]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤1)中，反应的pH为8.5，采用Tris
‑
HCl缓冲液调节pH。
[0013]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤1)中，反应在室温条件下进行。
[0014]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤1)中，反应在搅拌条件下进行；进一步优选的，反应在磁力搅拌条件下进行。
[0015]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤1)中，反应的时间为20
‑
28h；进一步优选的，反应的时间为22
‑
26h；再进一步优选的，反应的时间为24h。
[0016]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤1)中，反应结束后进行离心分离得到多巴胺改性的埃洛石纳米管。
[0017]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤1)中，反应结束后得到的多巴胺改性的埃洛石纳米管需要进行洗涤，洗涤后在50
‑
70℃条件干燥，干燥时间为10
‑
14h；进一步优选的，洗涤后在60℃条件干燥，干燥时间为12h。
[0018]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤2)中，多巴胺改性的埃洛石纳米管与铁源混合后进行搅拌，搅拌时间为3
‑
5h；进一步优选的，搅拌时间为4h。
[0019]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤2)中，反应在氮气气氛下进行。
[0020]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤2)中，铁源为三价铁；进一步优选的，铁源为三氯化铁或六水合三氯化铁中的至少一种。
[0021]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤2)中，加入还原剂后反应时间为1
‑
3h；进一步优选的，加入还原剂后反应时间为1.5
‑
2.5h；再进一步优选的，加入还原剂后反应时间为2h。
[0022]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤2)中，还原剂为NaBH4。
[0023]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤2)中，反应结束后采用离心分离得到固体；进一步优选的，分离后固体用去离子水和乙醇洗涤，洗涤后冷冻干燥22
‑
26h，得到改性埃洛石复合材料。
[0024]优选的，这种改性埃洛石复合材料的制备方法，步骤2)中，得到的改性埃洛石复合材料在真空条件下保存。
[0025]本专利技术还提供了上述改性埃洛石复合材料在吸附废水重金属中的应用。
[0026]优选的，这种改性埃洛石复合材料在吸附废水重金属中的应用，重金属包括铀、铬、镉、砷中的至少一种；进一步优选的，重金属包括铀、铬中的至少一种；再进一步优选的，重金属为铀。
[0027]本专利技术还提供了一种去除废水中重金属的方法，包括以下步骤：将上述改性埃洛石复合材料与重金属废水混合，反应，固液分离，实现废水中重金属的去除。
[0028]优选的，这种去除废水中重金属的方法，改性埃洛石复合材料与重金属的质量比
为(10
‑
40):1；进一步优选的，改性埃洛石复合材料与重金属的质量比为(20
‑
30):1；再进一步优选的，改性埃洛石复合材料与重金属的质量比为25:1。
[0029]优选的，这种去除废水中重金属的方法，反应时间为2
‑
4h；进一步优选的，反应时间为2.5
‑
3.5h；再进一步优选的，反应时间为3h。
[0030]优选的，这种去除废水中重金属的方法，废水的pH为5.0
‑
7.0；进一步优选的，废水的pH为5.5
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性埃洛石复合材料，其特征在于，包括多巴胺改性的埃洛石纳米管；所述的多巴胺改性的埃洛石纳米管负载有纳米零价铁。2.根据权利要求1所述的改性埃洛石复合材料，其特征在于，所述的纳米零价铁的负载量为2
‑
15wt％。3.一种权利要求1或2所述的改性埃洛石复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)埃洛石纳米管与盐酸多巴胺混合反应得到多巴胺改性的埃洛石纳米管；2)将步骤1)所述的多巴胺改性的埃洛石纳米管与铁源混合后加入还原剂，反应得到所述的改性埃洛石复合材料。4.根据权利要求3所述的改性埃洛石复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的埃洛石纳米管与盐酸多巴胺的质量比为1：(0.05
‑
0.5)。5.权利要求1或2所述的改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏敏华，欧涛，韩卫星，刘贺瑶，李家宜，沈琮杰，黄颖，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：