层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管及制备方法和应用、PFASs污染水体的处理方法技术

本发明专利技术提供了层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管的制备方法和应用、PFASs污染水体的处理方法，属于吸附材料技术领域。本发明专利技术利用层状双金属氢氧化物对多壁碳纳米管进行修饰改性，并通过控制两者的质量比，克服了单一多壁碳纳米管以及层状双金属氢氧化物的缺点，所得层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管同时具有层状双金属氢氧化物和多壁碳纳米管的优势。层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管分散性好、结构稳定，对PFASs的吸附位点暴露更多，对PFASs的饱和吸附量高，对PFASs的吸附效果优异。而且，本发明专利技术提供的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管对PFASs的吸附耗时短，可极大提高PFASs水体的处理效率。极大提高PFASs水体的处理效率。极大提高PFASs水体的处理效率。

【技术实现步骤摘要】
层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管及制备方法和应用、PFASs污染水体的处理方法


[0001]本专利技术涉及吸附材料
，具体涉及层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管及制备方法和应用、PFASs污染水体的处理方法。

技术介绍

[0002]全氟化合物(Per
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andpolyfluoroalkyl substances，PFASs)是一类人工合成的长链(C数>7)有机化合物，具有持久性、生物累积性和毒性。目前，常见的去除PFASs处理方法主要包括高级氧化、高级还原、微生物和吸附。其中，吸附剂吸附法是去除废水中PFASs经济而有效的方法，其关键在于寻找低成本和开发吸附容量大、高效、无二次污染的吸附材料。
[0003]多壁碳纳米管具有极大的比表面积、较多的孔隙结构和较高反应活性，表面和边缘含有大量的含氧官能团，可产生大量的吸附活性位点，使得碳纳米管对于PFASs具备良好的吸附性能。但多壁碳纳米管存在易聚集和分散性差的局限性，只能暴露表面官能团，而内部官能团不能暴露，使其对PFASs饱和吸附量偏低(492～731mg/g)。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术的目的在于提供层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管及制备方法和应用、PFASs污染水体的处理方法，本专利技术提供的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管对PFASs的饱和吸附量高，对PFASs的去除率效果优异。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管，包括多壁碳纳米管和位于所述多壁碳纳米管表面的层状双金属氢氧化物；所述多壁碳纳米管和层状双金属氢氧化物的质量比为1：1～6。
[0007]本专利技术提供了上述技术方案所述的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将多壁碳纳米管、镁源、铝源、水和碱性试剂混合，进行共沉淀
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原位生长反应，得到层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管。
[0009]优选地，所述多壁碳纳米管与镁源的质量比为1：7.5～35。
[0010]优选地，分别以铝和镁计，所述铝源和镁源的摩尔比为1：1～6。
[0011]优选地，所述碱性试剂包括氨水、氢氧化钠和碳酸钠中的一种或几种。
[0012]优选地，所述共沉淀
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原位生长反应的温度为50～150℃，时间为16～28h，pH值为10～14。
[0013]本专利技术提供了上述技术方案所述的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管或上述技术方案所述制备方法制得的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管在去除有机污染物中的应用。
[0014]本专利技术提供了一种PFASs污染水体的处理方法，包括以下步骤：
[0015]在PFASs污染水体中加入吸附剂对PFASs进行吸附；所述吸附剂为上述技术方案所述的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管或上述技术方案所述制备方法制得的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管。
[0016]优选地，所述PFASs污染水体中PFASs的浓度为0.25～800mg/L；
[0017]所述层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管与PFASs污染水体的质量比为1：4000～8000。
[0018]优选地，所述吸附的温度为25～65℃，时间为0.5～48h。
[0019]本专利技术提供了一种层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管，包括多壁碳纳米管和位于所述多壁碳纳米管表面的层状双金属氢氧化物；所述多壁碳纳米管和层状双金属氢氧化物的质量比为1：1～6；所述层状双金属氢氧化物中的金属为镁和铝。本专利技术利用层状双金属氢氧化物对多壁碳纳米管进行修饰改性，克服了单一多壁碳纳米管易聚集、分散性差、内部官能团不能暴露的缺点，提高了多壁碳纳米管的比表面积。而且，多壁碳纳米管在吸附时容易结块，本专利技术利用层状双金属氢氧化物对多壁碳纳米管进行修饰改性后，改变了多壁碳纳米管的空间结构，使其内部含氧官能团暴露，提高了含氧官能团的量，进而产生大量的吸附活性位点，对有机污染物(如PFASs)的饱和吸附量高，吸附性能优异。
[0020]层状双金属氢氧化物是由带正电的层板和层间阴离子所组成的一种阴离子型黏土，具有成分多样性、合成方便、成本低、吸附速率快且吸附容量较大等优点，将层状双金属氢氧化物附着在多壁碳纳米管表面，还能够解决层状双金属氢氧化物易聚集和孔隙率低的缺点，提高层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管对有机污染物的吸附性能。而且，碳纳米管的端部多为拱形结构，极为稳定但在水溶液和有机溶剂中的分散性很低，层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管可以降低碳纳米管团聚，增强分散性，使得层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管分散性好且结构稳定。因此，层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管，可以实现良好的吸附性能。本专利技术提供的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管具有较大的比表面积以及孔隙体积，吸附位点多，对PFASs污染水体中PFASs的吸附耗时短，可极大提高PFASs水体的处理效率，而且，层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管的成本低，具有良好的经济和环境效益。
[0021]本专利技术提供了上述技术方案所述层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：将多壁碳纳米管、镁源、铝源、水和碱性试剂混合，进行共沉淀
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原位生长反应，得到层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管。多壁碳纳米管是一种高分子的无机材料，管与管之间具有较强的吸附力，多壁碳纳米管易聚集成束或缠绕，不溶于水和有机溶剂，并且成束难以分散，表面是相对惰性的，分散性差、化学选择性较低，对其进行化学改性难度大，传统多壁碳纳米管的改性方法需要对多壁碳纳米管进行预处理(如煅烧、酸化出口)，改性步骤繁琐、改性条件苛刻(如需要无氧环境)，并且需要使用大量高毒有机溶剂，成本高且对不利于环境保护。碳纳米管的预处理目的为纯化，但本专利技术是在碱性条件下进行，碱性处理对碳纳米管的形貌没有明显变化，但对去除碳纳米管中杂质有效，因此不用预处理。而本专利技术直接将将多壁碳纳米管、镁源、铝源、水和碱性试剂混合，进行共沉淀
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原位生长反应即可实现层状双金属氢氧化物对多壁碳纳米管的改性，碱性处理对碳纳米管的形貌没有明显影响且能够有效去除碳纳米管中杂质。因此，本专利技术提供的制备方法无需先对多壁碳纳米管进行预处理，操作简单，工艺简单，制备原料来源广且成本低，对生产设备要求
低，以水为溶剂，绿色环保。
[0022]本专利技术还提供了一种PFASs污染水体的处理方法，包括以下步骤：在PFASs污染水体中加入吸附剂对PFASs进行吸附；所述吸附剂为上述技术方案所述的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管或上述技术方案所述制备方法制得的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管。本专利技术采用的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管吸附剂对PFASs的保护吸附量高且吸附效率高，能够实现PFASs污染水体的高效处理；而且，层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管的生产成本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管，包括多壁碳纳米管和位于所述多壁碳纳米管表面的层状双金属氢氧化物；所述多壁碳纳米管和层状双金属氢氧化物的质量比为1：1～6；所述层状双金属氢氧化物中的金属为镁和铝。2.权利要求1所述的层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将多壁碳纳米管、镁源、铝源、水和碱性试剂混合，进行共沉淀
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原位生长反应，得到层状双金属氢氧化物改性多壁碳纳米管。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述多壁碳纳米管与镁源的质量比为1：7.5～35。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，分别以铝和镁计，所述铝源和镁源的摩尔比为1：1～6。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱性试剂包括氨水、氢氧化钠和碳酸钠中的一种或几种。6.根据权利要求2～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋昕，魏昌龙，陈玉玉，骆润来，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：