纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及污水处理技术领域，纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料及其制备方法和应用，包括作为载体的交联粘胶纤维气凝胶，以及负载于载体上的通过调控前驱体的配比对MoS2结构进行调整，使其Mo

【技术实现步骤摘要】
纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及污水处理
，纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]汞是高毒性的重金属污染物之一，其可导致人类和其他物种的出生缺陷、脑损伤和疾病，长期以来一直是对公共健康和环境的威胁。汞是不可生物降解的，因此可以在生物体中积累，通过食物链威胁人类健康。因此，设计和制备高效汞吸附剂方面的研究受到了国内外研究人员的关注。
[0003]目前，已开发出许多常规的去除废水中重金属离子的方法，如离子交换、膜分离、电化学处理、化学沉淀和吸附方法。吸附法由于操作简便，耗能低，选择性高等优点，已成为最有前景的水处理技术之一。传统的吸附剂，如活性炭、沸石和粘土，通常存在选择性差、容量低和与汞结合弱等缺点。硫醇/硫官能化吸附剂，包括树脂、介孔二氧化硅、介孔炭和硫族化气凝胶，由于其与汞离子之间强软
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软相互作用，被认为是从水溶液中去除Hg
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的非常有效的吸附剂。但由于这些吸附剂吸附效率低，不易分离和重复使用困难等原因，降低了这些吸附剂实际应用的可行性。
[0004]到目前为止，由于硫与汞之间存在强烈的软
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软相互作用，各种含硫材料对Hg
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离子具有很强的结合亲和力，成为了一类独特的汞离子吸附剂。最近，研究报道了硫醇功能化的金属有机框架、有机聚合物、碳纳米管等作为Hg
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离子吸附剂(J.Colloid.Interf.Sci.2015,456:22
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31；ACS Sustainable Chem.Eng.2018,6,6175
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6182；Adv.Mater.2017,29,1700665)。然而，由于这些材料硫含量低或硫的利用率低等原因，仍显示出相对较低的Hg
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离子吸附能力，另外许多材料受制于复杂的合成过程和高的合成成本，限制了这些材料在大规模合成和应用方面的可能性。具有大表面积的MOF和POP已被用作新型除汞吸附剂的主体材料。然而，这些吸附剂需要复杂的后改性步骤，和昂贵的成本(例如含Pt、In和Zr的材料)。更重要的是，现有吸附剂仍面临硫醇/硫基含量低和利用不足等问题，这导致Hg
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的容量和亲和力低，这大大限制了它们从水溶液中去除Hg
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的有效性和效率。
[0005]二硫化钼(MoS2)作为过渡金属硫化物的典型代表之一，由于拥有丰富的硫原子，独特的层状结构，层间距可控及大的比表面积等优点，具有很大的脱除重金属的潜力。
[0006]CN109231272A公开了一种二硫化钼的剥离方法，所述方法包括如下步骤：(1)将二硫化钼粉末、水和表面活性剂混合，得到混合溶液；(2)将所述混合溶液进行超声剥离处理，得到二硫化钼。本专利技术采用的表面活性剂中具有亲水基团和疏水基团，疏水基团可以与二硫化钼稳定结合，亲水基团使其稳定分散在水中，因亲疏水基团的作用，二硫化钼粉末被乳化成胶体，改善其在水溶液中的分散性，进而剥离更加彻底，剥离得到的二硫化钼可以稳定的分散于水溶液中，且具有良好的抑菌性能，二硫化钼在悬浮液中的质量浓度≥0.089mg/
mL，二硫化钼的质量浓度为10mg/L，抑菌率≥12％，二硫化钼的质量浓度为20mg/L，抑菌率≥26％，二硫化钼的质量浓度为50mg/L，抑菌率≥70％。
[0007]CN113680328A公开了一种交联纤维素@二硫化钼气凝胶复合吸附剂及其制备方法和应用，以交联纤维素气凝胶为载体，通过预混合
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交联固定
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冷冻致孔的方法将二硫化钼纳米颗粒直接掺杂至纤维素悬浮液中，然后通过加入交联剂使纤维素形成三维网状结构固定二硫化钼颗粒。本专利技术解决了纳米级的二硫化钼粉体在实际工程应用中的技术瓶颈，将载体良好的水力学性能与二硫化钼对铅离子的优异吸附选择性结合在一起。且复合吸附剂对铅离子具有优异的吸附容量与快速的吸附动力学。吸附饱和的材料能够通过EDTANa2溶液进行脱附再生以重复使用，且能够在固定床流动系统中稳定使用，具有较为广阔的应用前景。
[0008]目前MoS2在应用过程中仍存在局限，粉末二硫化钼分散在水中分离回收难度大，回收成本高，容易造成二次污染；大多数硫原子(结合位点)位于MoS2的主体内部，因此阻挡了S与Hg的有效接触。从而限制了现有MoS2的吸附容量。
[0009]对MoS2缺陷进行工程设计是实现MoS2卓越吸附(汞)性能的有效方法。但是，目前精确地调控缺陷类型仍然是关键且具有挑战性的。目前报道的纳米缺陷类型大多是硫空位。对用于水处理中去除重金属的MoS2，S原子是主要活性位点。大量S原子的缺失这显然不利于实现显著提高吸附性能。因此，合理可控的缺陷调制仍然是一项艰巨的任务。

技术实现思路

[0010]针对上述现有技术存在的不足，提供了纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料及其制备方法和应用，通过调节前体的浓度来实现合理的缺陷设计，以粘胶纤维气凝胶为载体制备MV
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MoS2/VFs复合材料。该缺陷类型的设计显著增加了Mo剥离缺陷的浓度，使更多具有结合能力的S原子得以暴露，从而大大增加了活性位点的数量，使其具有优异的吸附性能，在污水处理具有较高的应用价值。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是，纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，包括作为载体的交联粘胶纤维气凝胶，以及负载于载体上的通过调控前驱体的配比对MoS2结构进行调整，使其Mo
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S中Mo原子缺失得到的Mo原子缺失的吸附剂，所述吸附剂总体呈非晶体无定形的纳米结构，所述前驱体包括可溶性的四水钼酸铵和硫代乙酰胺。
[0012]上述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，所述吸附剂中，Mo：S比率为1：3.15。
[0013]上述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，所述四水钼酸铵和硫代乙酰胺的摩尔比为1：5
‑
24，所述前驱体的固液比为1：12
‑
22ml。
[0014]上述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，所述粘胶纤维气凝胶中，粘胶纤维的长度为1
‑
5毫米。
[0015]上述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，所述吸附剂对Hg
2+
的最大吸附容量高达3723.3mg/g。
[0016]上述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
[0017](1)、按摩尔比为1：5
‑
24称取可溶性的四水钼酸铵和硫代乙酰胺，加入去离子水
37.5ml
‑
40ml，固液比为1：12
‑
22ml，超声至完全溶解；
[0018](2)、将步骤(1)得到的产物，转移至黑色反应器，水热温度为180℃...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，其特征在于：包括作为载体的交联粘胶纤维气凝胶，以及负载于载体上的通过调控前驱体的配比对MoS2结构进行调整，使其Mo
‑
S中Mo原子缺失得到的Mo原子缺失的吸附剂，所述吸附剂总体呈非晶体无定形的纳米结构，所述前驱体包括可溶性的四水钼酸铵和硫代乙酰胺。2.根据权利要求1所述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，其特征是，所述吸附剂中，Mo：S比率为1：3.15。3.根据权利要求2所述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，其特征是，所述四水钼酸铵和硫代乙酰胺的摩尔比为1：5
‑
24，所述前驱体的固液比为1：12
‑
22ml。4.根据权利要求3所述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，其特征是，所述粘胶纤维气凝胶中，粘胶纤维的长度为1
‑
5毫米。5.根据权利要求4所述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料，其特征是，所述吸附剂对Hg
2+
的最大吸附容量高达3723.3mg/g。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的纳米缺陷二硫化钼/粘胶纤维气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、按摩尔比为1：5
‑
24称取可溶性的四水钼酸铵和硫代乙酰胺，加入去离子水37.5ml
‑
40ml，固液比为1：12
‑
22ml，超声至完全溶解；(2)、将步骤(1)得到的产物，转移至黑色反应器，水热温度为180℃
‑
200℃，水热时间为反应15
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24小时；(3)、将步骤(2)得到的产物，转移至离心管中进行6000
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10000rpm离心洗涤3
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4次，并留下沉淀物；(4)、取8
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10g粘胶纤维VFs将其切...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娟，贺畅涵，曲丽君，张学记，
申请(专利权)人：江阴众威诚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：