颗粒状吸附材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了颗粒状吸附材料及其制备方法和应用。颗粒状吸附材料包括：多孔基体，所述多孔基体由多孔氧化铝制成；以及碳纳米管，所述碳纳米管分布于所述多孔基体中。该用于净化流体的可重复使用的颗粒碳纳米管吸附材料具有机械强度高、稳定性好、吸附能力强和再生耗能低的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理
具体的，本专利技术涉及颗粒状吸附材料及其制备方法和应用。
技术介绍
目前广泛应用的常规吸附剂ー活性炭，在被有机污染物饱和后，需要在氮气氛围中加热至900°C以上，并通入水蒸气或CO2使其重新活化来进行再生，且再生过程中往往会产生一定的质量损失。然而，作为粉体材料的碳纳米管由于自身纳米级的尺寸使其在工程上的使用以及吸附后的固液分离非常的不便，大大阻碍了其作为 有机污染物控制材料的应用前景。因此，目前用于净化流体的吸附材料仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术g在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供ー种有用的商业选择。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了ー种颗粒状吸附材料。根据本专利技术的实施例，颗粒状吸附材料，包括多孔基体，所述多孔基体由多孔氧化铝制成；以及碳纳米管，所述碳纳米管分布于所述多孔基体中。与活性炭相比，碳纳米管具有优异的热稳定性能，使其可以在400°C有氧的条件下完成再生，降低了再生能耗。并且，在有氧加热再生的过程中，所吸附的有机污染物会被氧化降解，解决了吸附只是污染物相转移的问题。碳纳米管是ー种由石墨层“卷成”的纳米管状材料，根据石墨层数的不同，可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于其高度石墨化的结构特征，碳纳米管展现出了非凡的电学、热学及机械性能，根据本专利技术的实施例，碳纳米管由于其超强的疏水性和超高的理论比表面积(单壁碳纳米管的理论比表面积可达3000m2/g)，因而可以作为ー种去除有机污染物良好的吸附材料。另外，根据本专利技术的实施例，碳纳米管分布于所述多孔基体中，因而可以形成粒度较大的颗粒，例如根据本专利技术的实施例，颗粒状吸附材料的粒度可以为Γ5πιπι，优选3mm。由此，克服了碳纳米管自身纳米级的尺寸所造成的在工程上的使用以及吸附后的固液分离非常的不便的ー些难题。因此，本专利技术实施例的颗粒状吸附材料作为有机污染物控制材料，具有优异的应用前景。在本专利技术的第二方面，本专利技术还提出了一种制备前面所述颗粒状吸附材料的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括下列步骤将氧化铝、硝酸、表面活性剂混合，以便形成溶胶；向所述溶胶中添加碳纳米管，以便得到含有氧化铝和碳纳米管的混合物；向所述含有氧化铝和碳纳米管的混合物中加入氨水，以便形成凝胶；以及将所述凝胶进行颗粒化处理，并依次进行老化、第二干燥和煅烧处理，以便得到所述颗粒状吸附材料。利用该方法，能够有效地制备前面所述的颗粒状吸附材料。颗粒状吸附材料的特征和优点同样适用该方法，不再赘述。在本专利技术的第三方面，本专利技术提出了一种净化流体的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括将所述待浄化流体与前面所述的颗粒状吸附材料接触。由此，可以通过颗粒状吸附材料的吸附作用有效地对流体进行净化。在本专利技术的第四方面，本专利技术提出了ー种对前面所述颗粒状吸附材料进行再生的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括将待再生的颗粒状吸附材料在有氧条件下，在40(Γ450摄氏度的温度下进行加热。由此，能够有效地对使用过的颗粒状吸附材料进行再生处理，从而提高使用效率，降低了エ业应用成本。由此，根据本专利技术的实施例，根据本专利技术实施例的技术方案至少具有下列优点之I、根据本专利技术实施例的颗粒碳纳米管材料与粉体纳米管材料相比使用简单，易于固液分离。 2、根据本专利技术实施例的颗粒碳纳米管材料与粉体纳米管材料相比回收简单，在水中稳定性好，不会有溶出或者流失的现象。3、根据本专利技术实施例的颗粒碳纳米管材料与粉体纳米管材料相比分散性提高，对卡马西平的吸附量要高于粉体碳纳米管材料，部分解决了碳纳米管在水中发生团聚的问题。4、根据本专利技术实施例的颗粒碳纳米管材料与常规活性炭吸附材料相比热稳定性好，可在有氧条件和较低温度下下实现完全再生，且再生过程中几乎无质量损失，可反复使用。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I显示了根据本专利技术实施例的制备用于浄化流体的颗粒状吸附材料的方法的流程示意图；图2显示了根据本专利技术实施例的颗粒碳纳米管宏观形貌的扫描电镜照片；图3显示了根据本专利技术实施例的颗粒碳纳米管中不同比例碳纳米管和多孔基质吸附效果图；图4显示了根据本专利技术实施例的颗粒碳纳米管(I: I)、碳纳米管、Y-氧化铝吸附去除双氯芬酸、卡马西平对比图；以及图5显示了根据本专利技术实施例的颗粒碳纳米管10次再生中吸附双氯芬酸(a)和卡马西平(b)的效果示意图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过參考附图描述的实施例是示例性的，g在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括ー个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本文中，除非另有明确描迷，“室温”指2(Γ35摄氏度。颗粒状吸附材料在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了ー种颗粒状吸附材料。根据本专利技术的实施例，颗粒状吸附材料，包括多孔基体和碳纳米管。根据本专利技术的实施例，多孔基体可以由多孔氧化铝制成。根据本专利技术的实施例，碳纳米管分布于所述多孔基体中。与活性炭相比，碳纳米管具有优异的热稳定性能，使其可以在400°C的有氧条件下完成再生，降低了再生能耗。并且，在有氧加热再生的过 程中，所吸附的有机污染物会被氧化降解，解决了吸附只是污染物相转移的问题。碳纳米管是ー种由石墨层“卷成”的纳米管状材料，根据石墨层数的不同，可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于其高度石墨化的结构特征，碳纳米管展现出了非凡的电学、热学及机械性能等特征，根据本专利技术的实施例，碳纳米管由于其超强的疏水性和超高的理论比表面积(单壁碳纳米管的理论比表面积可达3000m2/g)，因而可以作为ー种去除有机污染物良好的吸附材料。另外，根据本专利技术的实施例，碳纳米管分布于所述多孔基体中，因而可以形成粒度较大的颗粒，例如根据本专利技术的实施例，颗粒状吸附材料的粒度可以为Γ5πιπι，优选3mm。由此，克服了碳纳米管自身纳米级的尺寸所造成的在工程上的使用以及吸附后的固液分离非常的不便的问题。因此，本专利技术实施例的颗粒状吸附材料作为有机污染物控制材料，具有广阔的应用前景。根据本专利技术的实施例，碳纳米管分布于多孔基体的分布方式并不受特别限制，根据本专利技术的实例，可以分布于多孔基体的表面或嵌入多孔基体的孔中。由此，可以实现更好的吸附效果。根据本专利技术的示例，碳纳米管的至少一部分嵌入多孔基体的孔中，另外根据本专利技术的实施例，多孔基体的所述多孔基体的颗粒碳纳米管材料的比表面积是273m2/g，平均孔径是2.8nm。由此，可以实现更高的碳纳米管负载量，进而实现更好的吸附效果。根据本专利技术的实施例，多孔氧化铝的种类并不受特别限制，可以为α-氧化铝、β_氧化招、Y-氧化招和Θ -氧化招的至少ー种，优选多孔氧化招为Y-氧化招。由此，可以实现更高的碳纳米管负载量，进而实现更好的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种颗粒状吸附材料，其特征在于，包括 多孔基体，所述多孔基体由多孔氧化铝制成；以及 碳纳米管，所述碳纳米管分布于所述多孔基体中。2.根据权利要求I所述的颗粒状吸附材料，其特征在于，所述碳纳米管和多孔基质的重量比为2:广1:11，优选2:广1:9，更优选1:1， 任选地，所述碳纳米管均匀分布于所述多孔基体中， 任选地，所述碳纳米管的至少一部分嵌入所述多孔基体的孔中， 任选地，所述多孔基体的颗粒碳纳米管材料的比表面积是273m2/g，平均孔径是2. 8nm, 任选地，所述颗粒状吸附材料的粒度为l'mm,优选3mm。3.根据权利要求I所述的吸附材料，其特征在于，所述氧化铝为Y-氧化铝，所述碳纳米管为选自多壁碳纳米管和单壁碳纳米管的至少ー种， 任选地,所述基体为球状。4.ー种制备权利要求1-3任ー项所述颗粒状吸附材料的方法，其特征在于，包括下列步骤 将氧化铝、硝酸、表面活性剂混合，以便形成溶胶； 向所述溶胶中添加碳纳米管，以便得到含有氧化铝和碳纳米管的混合物； 向所述含有氧化铝和碳纳米管的混合物中加入氨水，以便形成凝胶；以及将所述凝胶进行颗粒化处理，并依次进行老化、第二干燥和煅烧处理，以便得到所述颗粒状吸附材料， 任选地，将氧化铝、硝酸、表面活性剂混合，以便形成溶胶进一歩包括 将氧化铝分散于硝酸中，井向所得到的分散液中加入表面活性剤，搅拌均匀，以便形成所述溶胶， 其中， 所述氧化铝和硝酸的重量体积比为(O. 2Γ2. 12g) : (5 15mL)，所述硝酸的浓度为I. 3重量％，所述氧化铝和表面活性剂的重量比为(O. 2Γ2. 12g) : (O. 04、. 2g)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧化铝是以拟薄水铝石的形式提供的，所述表面活性剂为选自烷基聚こニ醇醚和十二烷基磺酸钠的至少ー种。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在干，向所述溶胶中添...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓述波，魏浩然，余刚，黄俊，王斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：