一种环境友好碳纳米管／海藻酸钠重金属离子吸附材料及其制备方法，属于纳米新材料和环境保护技术领域。为解决微小尺寸的碳纳米管作为吸附剂时易对水质造成二次污染的问题，本发明专利技术利用海藻酸钠的无毒性、良好的吸附能力和优良的成形性，用溶胶－凝胶法制备碳纳米管／海藻酸钠颗粒状复合材料。碳纳米管／海藻酸钠复合材料对污水中重金属离子有良好的吸附性能。本方法制备工艺简单、条件易控、适于大批量生产，降低了微小尺寸碳纳米管对水体造成二次污染，制备出了环境友好的碳纳米管／海藻酸钠纳米复合吸附材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型碳纳米管/海藻酸钠复合材料，用于吸附废水中的金属离子，属于纳 米新材料和环境保护
(二)
技术介绍
近年来，我国工业化过程中重金属带来的水环境污染日趋严重，水质状况日趋恶 化。吸附剂吸附法是一种设备投资小、操作简单，而且已被广泛应用的去除污水中微量重金 属离子的方法。该方法的关键在于寻找和开发具有大吸附容量、高效、无毒的新型环境友 好吸附材料。碳纳米管作为一种新型高效吸附材料，在环境保护中的应用研究已成为世界范围一个(一 个世界范围的)热点课题。碳纳米管的中空层状结构、大的比表面积、良好的化学稳定性和 热稳定性、端帽易被氧化打开、表面易被修饰等优点使其成为一种理想的吸附候选材料。尽 管大量研究结果表明碳纳米管作为一种新型吸附材料具有吸附容量大、吸附速率快、 吸附对象广等优点，但是，目前碳纳米管的长度一般在几百纳米到数十微米之间，在 其吸附微污染物后，采用常规水处理工艺中的分离方法，很难将其完全从水中分离出 来，而微小尺寸的碳纳米管对水环境造成的二次微污染势必对人体的健康造成不良的 影响。通过对碳纳米管的毒性和毒理学的初步探索，科学家发现影响碳纳米管毒性的因 素很多，如表面结构、长度、纯净度和表面官能团等。碳纳米管能够很快进入人类肺 细胞中，并分散在细胞质和细胞囊中，导致细胞膜的损伤，当细胞在浓度为100pg/ml 的碳纳米管中放置48小时后，将会使35 — 40%的细胞膜受损。由此可知，利用碳纳米 管作为吸附材料时，如何避免微小尺寸的碳纳米管对水环境造成的二次微污染已成为 一个亟待解决的问题。(三)
技术实现思路
针对上述技术不足，本专利技术提供一种用于吸附去除污水中重金属离子的碳纳米管/海藻酸 钠环境友好复合材料的制备方法，既充分发挥碳纳米管的高效吸附性能，又避免微小尺寸的 碳纳米管难以从水体中去除，对水环境造成的二次微污染的问题。本专利技术提出的用于吸附去除污水中重金属离子的碳纳米管/海藻酸钠复合材料的制备方 法，其具体步骤如下(1) 将碳纳米管放入浓硝酸和硫酸的混合溶液(体积比2: 1)中，加热到120。C,保温l小时，冷却后用去离子水清洗碳纳米管溶液，使溶液pH至6.0-7.0之间，将碳纳米管溶液 放入50°C烘箱中干燥。(2) 称取千燥后碳纳米管粉末2.0g，高锰酸钾0.5g，同时放入50ml去离子水中，在 磁力加热搅拌器上加热至100。C并搅拌2h，真空抽滤后，再用去离子水反复冲洗、抽滤碳纳 米管三次，将碳纳米管放入50。C烘箱中干燥待用。(3) 在烧杯中称取处理后碳纳米管2.0g，放入50ml去离子水，用超声细胞粉碎机超声 分散碳纳米管30min后，再在磁力加热搅拌器上搅拌。将0.5g海藻酸钠放入50ml去离子水 中，经电磁搅拌充分溶解后，将海藻酸钠溶液缓慢滴入搅拌中的碳纳米管溶液中，使之均匀 混合，制备碳纳米管/海藻酸钠溶胶。(4) 将碳纳米管/海藻酸钠混合溶液用注射器均匀注入到2 L含1 wtM氯化钙的水溶液中， 制备得到均匀的碳纳米管/海藻酸钠凝胶颗粒，待碳纳米管/海藻酸钠颗粒充分固化后，过滤得 到碳纳米管/海藻酸钠颗粒状复合材料。(5) 测试碳纳米管/海藻酸钠复合材料吸附铅离子的能力。 本专利技术的优点在于-(1) 既充分利用了碳纳米管优异的吸附性能，又发挥了海藻酸钠的无毒性、良好的吸 附能力和优良的成形能力，制备了环境友好的碳纳米管/海藻酸钠复合吸附材料，本方法制备 工艺简单、条件易控，因此适合于大批量生产。(2) 本专利技术制备时不产生对环境有污染的副产物，降低了微小尺寸碳纳米管对水体造成 二次污染的可能性，制备出了环境友好的碳纳米管/海藻酸钠纳米复合吸附材料。(3) 本专利技术得到的碳纳米管/海藻酸钠复合吸附材料对重金属离子有良好的吸附能力。 附图说明图1 pH值对碳纳米管/海藻酸钠吸附Pl^+的影响(t=25 °C，酸处理碳纳米管的用量-0.05g/100 ml)图2不同方法处理的碳纳米管复合海藻酸钠后对铅离子的吸附等温线(■酸处理碳纳米管， 高锰酸钾处理碳纳米管，pH=5.0， t=25°C，碳纳米管的用量岣.05g/100ml)具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。 实施例1:将2.0 g经浓硝酸和硫酸的混合溶液处理过的碳纳米管清洗干净并干燥后，放入50 ml去 离子水，用超声细胞粉碎机使碳纳米管充分分散后，再放置在磁力加热搅拌器上搅拌。将 0.1-1.0 g海藻酸钠分别放入50 ml去离子水中，充分溶解后，将海藻酸钠溶液缓慢滴入搅拌中 的碳纳米管溶液中，使之均匀混合。将碳纳米管/海藻酸钠混合溶液用注射器均匀注入到2 L 含lwtM氯化转的水溶液中，制备得到均匀的碳纳米管/海藻酸钠颗粒，待碳纳米管/海藻酸钠 颗粒充分固化后，过滤得到碳纳米管/海藻酸钠颗粒状复合材料。将0.05 g此材料加入到100 ml 铅离子浓度分别为5， 20， 40, 60， 80mg/L的溶液中，吸附实验发现2.0 g碳纳米管溶液中 加入0.5 g海藻酸钠制备得到的复合材料均匀最好的铅离子吸附性能。实施例2:称取2.0g浓硝酸和硫酸的混合溶液处理后的碳纳米管，放入到50 ml含0.5 g高锰酸钾 的溶液中，在磁力加热搅拌器上加热至100。C并搅拌2h，反复真空抽滤、清洗后，将碳纳米 管放入50°C烘箱中干燥。碳纳米管/海藻酸钠颗粒状复合材料的制备方法及铅离子吸附实验 与实施例1相同。吸附实验发现高锰酸钾氧化处理碳纳米管制的碳纳米管/海藻酸钠复合材料 的铅离子吸附性能大大优于混合酸氧化处理碳纳米管制备的复合材料。实施例3:将0.05 g碳纳米管/海藻酸钠复合材料放入到100 ml具有不同Pb&浓度的溶液中，在酸性 条件下调整溶液的pH从3.0到7.0，在pH = 3.0时，由于H+和Pl^+在吸附点处的竞争作用， 使得碳纳米管/海藻酸钠复合材料对Pb^的吸附作用非常微弱;在pH = 5.0时，复合材料对Pb2+ 的吸附能力大大增加；在pH-7.0时，复合材料对Pb^的吸附作用更显著增加，但此时铅离 子会与0H—反应产生白色絮状铅沉淀物。实施例4:将0.05 g碳纳米管/海藻酸钠复合材料加入到100 ml、铅离子浓度为55 mg/L的水溶液中， 溶液的pH值控制在5.0左右。将样品放在空气浴振荡器上振荡，直到吸附达到平衡，测量此时溶液的Pl^+浓度，再将此溶液过滤，把过滤得到的吸附了 Pl^+的碳纳米管烘干后，加入100 ml的脱离子水，用两种不同的酸溶液，即硝酸和盐酸将溶液的pH值调整到不同的值(从1.6 调整至5.4)，将样品再次振荡，直到吸附达到平衡，测量溶液中的铅离子浓度，解吸附实验 结果表明，PP+的解吸附百分率随着溶液pH值的降低而增加，在pH值为5.4时，两种酸的 解吸附百分率都为0，而将溶液的pH值调整到2.0时，碳纳米管对铅离子的解吸附百分率达 到100%。将解吸附后的碳纳米管/海藻酸钠复合材料再重复进行以上实验两次，证明此材料 具有良好的可重复利用性。权利要求1.一种用于吸附废水中重金属离子的环境友好吸附材料，它是将碳纳米管与海藻酸钠复合，利用溶胶-凝胶法制备得到碳纳米管/海藻酸钠颗粒状材料。2. 根据权利要求1所述的一种重金属离本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于吸附废水中重金属离子的环境友好吸附材料，它是将碳纳米管与海藻酸钠复合，利用溶胶－凝胶法制备得到碳纳米管／海藻酸钠颗粒状材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李延辉，杜秋菊，张盼，夏冰，刘福强，王德昌，王宗花，夏延致，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]
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