申请日2016.05.17
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号B01J20/20; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/62
摘要
本专利公开了一种含镉污水处理纳米复合材料及其制作方法，包括以下原料：高锰酸钾30～50份，十二烷基苯磺酸钠0.8～1份，碳纳米管10～30份，去离子水600～900份，无水乙醇240～300份;制作方法为：将高锰酸钾溶于去离子水中，并加入十二烷基苯磺酸钠搅拌均匀，再加入碳纳米管，利用超声波分散仪在频率为35000～45000Hz，温度在50℃～80℃进行超声分散，并缓慢滴入无水乙醇继续分散，分散后抽滤，使其固液分离，用去离子水洗涤固体至中性，在60℃下烘烤3～6h后称重，即得到纳米复合材料。本发明的吸附率在85%以上，且能耗仅限于超声分散和加热烘烤，都属于低温短时操作，能耗远低于现有技术的能耗，且制作方法简单，易于控制和调节，因此便于推广和应用。
权利要求书
1.一种含镉污水处理纳米复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：高锰酸钾30～50份，十二烷基苯磺酸钠0.8～1份，碳纳米管10～30份，去离子水600～900份，无水乙醇240～300份。
2.根据权利要求1所述的含镉污水处理纳米复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：高锰酸钾30份，十二烷基苯磺酸钠1份，碳纳米管10份，去离子水900份，无水乙醇240份。
3.根据权利要求2所述的含镉污水处理纳米复合材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：高锰酸钾50份，十二烷基苯磺酸钠1份，碳纳米管30份，去离子水900份，无水乙醇300份。
4.根据权利要求3所述的含镉污水处理纳米复合材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：高锰酸钾30份，十二烷基苯磺酸钠0.8份，碳纳米管10份，去离子水600份，无水乙醇240份。
5.根据权利要求1～4任一项所述的含镉污水处理纳米复合材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：将高锰酸钾溶于去离子水中，并加入十二烷基苯磺酸钠搅拌均匀，再加入碳纳米管，利用超声波分散仪在频率为35000～45000Hz，温度在50℃～80℃进行超声分散，并缓慢滴入无水乙醇继续分散，分散后抽滤，使其固液分离，用去离子水洗涤固体至中性，在60℃下烘烤3～6h后称重，即得到纳米复合材料。
说明书
一种含镉污水处理纳米复合材料及其制作方法
技术领域
本发明属于废水处理催化剂技术领域，尤其涉及一种含镉污水处理纳米复合材料及其制作方法。
背景技术
随着我国经济飞速发展和人口的不断增多,生活垃圾的产生量越来越多,每年都在快速增长，垃圾妥善处理成为一项紧迫的任务。卫生填埋能够长期、安全、可靠地处理没有利用价值的固体废弃物，但垃圾渗滤液是一种有毒有害的高浓度物质，特别是垃圾渗滤液中的一些重金属会给环境带来严重的二次污染。如：镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)等，其中镉是毒性和生物活性较强的重金属元素。人如长期接触低质量浓度的镉(Cd)，就会引起腹泻、呕吐等胃肠疾病，如果接触大量的镉(Cd)则会导致肾脏病变甚至死亡。镉在人体中有积蓄作用，潜伏期可长达10～30年，因此人们对垃圾渗滤液中金属镉(Cd)的处理关注度较高，同时垃圾渗滤液中金属镉质量浓度的高低也是衡量垃圾渗滤液是否二次污染的标志之一。
在含重金属离子污水的处理方法中，目前主要有沉淀、絮凝沉降、反渗透、离子交换、粘固和活性炭吸附等，其中吸附法以其在痕量浓度溶液中去除效率高、经济和便于操作被认为是最有吸引力的。现有吸附剂存在吸附容量低、选择性低或制备成本高等不足，如 Bystrzejewski M. 等人(2009, Carbon)所制 备的碳包覆磁性纳米微粒，其最大吸附容量只有 1.77 mg/g(投加量为 5.0 g/L，初始浓度 Ci = 20 mg/L)，吸附率低于40%，Wang T. 等人(2013, Journal of Hazardous Materials)所制备的碳纳米管，则需要在 130 ℃的条件下，加热 72 h，能耗较大，因此，现有技术需要一种新型的纳米材料，以带来制备时能耗低，制备的材料吸附率高的优点。
发明内容
本发明意在提供一种含镉污水处理纳米复合材料及其制作方法，以解决现有技术的处理含镉污水的纳米材料制备能耗高，吸附率低的缺陷。
本方案中的一种含镉污水处理纳米复合材料，包括以下重量份数的原料：高锰酸钾30～50份，十二烷基苯磺酸钠0.8～1份，碳纳米管10～30份，去离子水600～900份，无水乙醇240～300份。
作为优选的，一种含镉污水处理纳米复合材料，包括以下重量份数的原料：高锰酸钾30份，十二烷基苯磺酸钠1份，碳纳米管10份，去离子水900份，无水乙醇240份。
作为优选的，一种含镉污水处理纳米复合材料，包括以下重量份数的原料：高锰酸钾50份，十二烷基苯磺酸钠1份，碳纳米管30份，去离子水900份，无水乙醇300份。
作为优选的，一种含镉污水处理纳米复合材料，包括以下重量份数的原料：高锰酸钾30份，十二烷基苯磺酸钠0.8份，碳纳米管10份，去离子水600份，无水乙醇240份。
含镉污水处理纳米复合材料的制作方法，包括以下步骤：将高锰酸钾溶于去离子水中，并加入十二烷基苯磺酸钠搅拌均匀，再加入碳纳米管，利用超声波分散仪在频率为35000～45000Hz，温度在50℃～80℃进行超声分散，并缓慢滴入无水乙醇继续分散，分散后抽滤，使其固液分离，用去离子水洗涤固体至中性，在60℃下烘烤3～6h后称重，即得到纳米复合材料。
本发明的有益效果：二氧化锰独特的化学组成及物理化学性质,使其具有良好的吸附性能,通过超声乙醇还原辅助法控制合成得到MnO2～CNTs复合纳米材料，充分利用了复合材料表面结构和晶体结构发生改变，产生了表面缺陷效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，从而使复合材料表现出优异的污水处理性能,对含镉污水处理起到了明显的促进作用，易与废水分离、易活化和便于连续性操作的特点，具有较好的应用前景，同时本发明也解决了碳纳米管的分散效果不理想的问题，使镉离子浓度明显降低，从而对生活污水及生活废水的高效处理提供了保障。相比现有技术而言，本发明的吸附率在85%以上，且能耗仅限于超声分散和加热烘烤，都属于低温短时操作，因此，能耗远低于现有技术的能耗，且制作方法简单，易于控制和调节，便于推广和应用。