碳纳米管还原去除水中溴酸盐的方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管还原去除水中溴酸盐的方法，碳纳米管经过酸洗、高温煅烧后直接用作还原剂去除水中溴酸盐。反应在常温常压下进行，将含溴酸盐水pH值调节至3~8，将碳纳米管投入待处理的含溴酸盐水中，25~45℃下还原反应，即可有效还原去除溴酸盐。本发明专利技术方法操作简单，效果明显，无二次污染，且可再生重复利用；用于去除水中，尤其是饮用水中溴酸盐，具有良好的经济和环境效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种去除水中溴酸盐的方法，尤其涉及一种碳纳米管去除水中溴酸盐的方法。
技术介绍
溴酸盐自被国际癌症研究机构列为2B级潜在致癌物以来，饮用水中溴酸盐的含量就受到严格限定。世界卫生组织(WHO)、世界各发达国家先后将饮用水水质标准中溴酸根的最高允许浓度限定为0.01mg/L。我国在GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》(2007年7月I日实施)中提出饮用水中溴酸盐的最高限制也为O. 01mg/L。臭氧化是目前饮用水使用最广的消毒技术，但是水体中普遍存在的溴化物在此消毒过程中不可避免的会生成溴酸盐。鉴于饮用水中溴酸盐检测含量的严格要求，控制饮用 水中溴酸盐的技术就引起了人们广泛关注。目前控制饮用水中溴酸盐含量的方法主要包括两类。第一类是控制臭氧化过程中溴酸盐的生成。主要是通过降低PH值、加氨、加H2O2等来减少溴酸盐的生成。但是，这些方法需要引入其他物质，既要增加成本，还有可能造成二次污染或者降低臭氧化效果。第二类是去除水中生成的溴酸盐。主要是采用活性炭吸附、Fe还原、紫外光降解、催化剂还原等方法。但是，上述方法均存在各自的局限性，主要表现为，活性炭使用一段时间后会在表面形成生物膜，降低处理效果；Fe还原的方法会导致水中Fe3+含量超标；紫外光降解需要很高的成本；催化降解反应条件苛刻。因此，开发新型高效的溴酸盐还原材料，仍然是目前控制饮用水中溴酸盐含量的研究热点。另一方面，碳纳米管不仅具备良好的孔结构特征，还具备表面易改性的特性，对吸附去除水中的有机、无机污染物有很好的效果。但是，目前将其用于还原去除水中溴酸盐的技术，还未见报道。专利技术内容本专利技术的目的旨在提供一种简便、有效的去除水中溴酸盐的方法，利用碳纳米管还原去除水中的溴酸盐，处理效果显著，无二次污染，且碳纳米管可再生重复利用。本专利技术采用如下技术方案一种，其特征在于，将酸洗、煅烧处理后的碳纳米管投入待处理的含溴酸盐水中，碳纳米管直接还原去除水中的溴酸盐。本专利技术的还原去除水中溴酸盐的方法，适用的溴酸盐初始浓度优选为O. 5^5 mg/L0本专利技术中碳纳米管是单壁碳纳米管或者多壁碳纳米管。含溴酸盐水中，碳纳米管的使用量是O. 20 O. 30 g/L。本专利技术方法中，碳纳米管在用于去除溴酸盐之前需先经酸洗，再经煅烧处理。碳纳米管的具体处理方法是在马弗炉中先经300 400 °C处理30min，再投入到50 80wt%的次氯酸钠水溶液中超声处理20 min后，在85 °C水浴中反应3 h，过滤，滤饼投入2 10wt%的硝酸中搅拌反应24 h，用蒸馏水洗至中性，过滤，烘干。然后将烘干的碳纳米管置于瓷舟中再放进高温管式炉，管式炉中通氮气，氮气流速为40 60 ml/min,管式炉以3°C /min速率升温至80(T1100 °C，煅烧3 6 h。处理后的碳纳米管存放在干燥器中备用。本专利技术方法中碳纳米管还原去除溴酸盐的反应条件简单，在常温常压下，在弱酸性或中性条件下进行。当然，适当的调整含溴酸盐水的温度，即还原的反应温度，如在25 45°C范围内，或者适当调节含溴酸盐水pH值，如在pH值为3 8，均可以较佳的效果达到本专利技术的目的。PH的调节可采用常规的酸或碱。本专利技术中碳纳米管还原去除溴酸盐的反应效率随着碳纳米管的种类、碳纳米管的煅烧温度、溴酸盐初始浓度变化而有所不同。一般情况下，随着碳纳米管煅烧温度升高，溴酸盐初始浓度降低，本专利技术方法去除溴酸盐的效率升高。碳纳米管的煅烧温度优选950 1100°C。 所述的方法中，碳纳米管进行再生后可以继续循环使用。碳纳米管再生条件是在高温管式炉中，氮气气氛下，以3°C /min的速度升温至80(Tll00 °C煅烧3 6h，氮气流速为 40 60 ml/min。本专利技术方法采用酸洗、煅烧处理后的碳纳米管为还原剂，将具有致癌性的溴酸根离子还原成溴离子，达到还原去除水中的溴酸盐的目的。本专利技术方法中酸洗、煅烧处理碳纳米管可以在碳纳米管表面引入碱性官能团，此碱性官能团是还原溴酸盐的主要物质。本专利技术方法操作简单，去除效果明显，无二次污染，还原剂可重复使用；用于去除水中，尤其是饮用水中溴酸盐，具有良好的经济和环境效益。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述，但所列举的实施例并不构成对本专利技术的限制。本专利技术的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。实施例I 碳纳米管酸洗、煅烧处理单壁碳纳米管在马弗炉中先经350 °C处理30min，再投入到70wt%的次氯酸钠水溶液，经超声处理20 min，然后在85 °C水浴中反应3 h，再过滤，滤饼投入2 3wt%的硝酸中搅拌反应24 h，再用蒸馏水洗至中性，过滤，经105°C烘干。然后将烘干的碳纳米管置于瓷舟中再放进高温管式炉，管式炉中通氮气，氮气流速为50 ml/min，管式炉以3°C /min速率升温至1100°C，煅烧4 h。处理后的碳纳米管存放在干燥器中备用。以1100°C煅烧的单壁碳纳米管还原去除水中溴酸盐。将处理后的碳纳米管投入待处理的水中，碳纳米管的使用量是O. 25 g/L，水中溴酸盐的初始浓度是O. 5 mg/L，pH值=7，反应温度是25 °C，反应时间是48 h。碳纳米管直接还原去除水中的溴酸盐，溴酸盐的去除率是100%。在本实施例以及以后实施例中，处理前后的溴酸根离子及产物溴离子均用离子色谱进行测定。溴酸盐去除率是指反应前与反应后溴酸盐浓度差值与反应前溴酸盐浓度的比值。实施例2 按实施例I的方法对碳纳米管进行酸洗、煅烧处理。去除方法同实施例1，溴酸盐的初始浓度是I mg/L，其他条件不变，溴酸盐的去除率是100%。实施例3 按实施例I的方法对碳纳米管进行酸洗、煅烧处理。去除方法同实施例1，溴酸盐的初始浓度是5mg/L，其他条件不变，溴酸盐的去除率是65%。可见，碳纳米管还原去除水中溴酸盐是一种有效的途径。尤其是对水中溴酸盐初始浓度不大于lmg/L时具有100%去除率。 实施例4 采用多壁碳纳米管，按实施例I的方法对碳纳米管进行酸洗、煅烧处理。去除方法同实施例1，碳纳米管是多壁碳纳米管，其他条件不变，溴酸盐的去除率是 74%。实施例5 碳纳米管的酸洗、煅烧处理同实施例4。去除方法同实施例2，在碳纳米管是多壁碳纳米管，其他条件不变的情况下，溴酸盐的去除率是66%。多壁碳纳米管去除溴酸盐的效率较单壁碳纳米管有所降低。可见，碳纳米管的种类对还原去除溴酸盐的效率有明显的影响。实施例6 同实施例1，碳纳米管在800 1下煅烧，其他条件不变，溴酸盐的去除率是27%。实施例7 同实施例3，碳纳米管在950°C下煅烧，其他条件不变，溴酸盐的去除率是52%。升高碳纳米管的煅烧温度，溴酸盐去除率逐渐升高。可见，碳纳米管的煅烧温度对溴酸盐的去除率有显著影响。实施例8 同实施例3，调节水的pH值是5. 2，其他条件不变，溴酸盐的去除率是88%。实施例9 同实施例3，调节水的pH值是3. 7，其他条件不变，溴酸盐的去除率是96%。降低溶液pH值，溴酸盐的去除率逐渐升高。可见，溶液pH值对溴酸盐的去除率有明显影响。实施例10 同实施例3，反应温度是35 V，其他条件不变，溴酸盐的去除率是82%。实施例11 同实施例3，反应温度是45本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管还原去除水中溴酸盐的方法，其特征在于，将酸洗、煅烧处理后的碳纳米管投入待处理的含溴酸盐水中，碳纳米管直接还原去除水中溴酸盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万海勤，赵玉敏，许昭怡，宗恩敏，魏丹，万玉秋，郑寿荣，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：