申请日2013.07.03
公开(公告)日2013.09.11
IPC分类号B01J20/06; B01J20/30; C02F103/30; C02F101/20; C02F1/28
摘要
本发明提供了一种采用高温热分解制备多孔CdO吸附剂的方法，属于无机材料技术领域。该方法是将Cd(NO3)2·4H2O研磨成粉末状，然后于400~700℃下焙烧3~8小时，冷却至室温，研磨，即得多孔CdO吸附剂。大量实验证明，本发明制备的多孔CdO吸附剂对废水中的刚果红、甲基橙、橙黄G等阴离子染料具有很好的吸附作用，同时对废水中的铜离子具有较强的吸附能力，因此，可用于处理阴离子染料废水及含有重金属离子的工业污水。本发明制备的多孔CdO吸附剂具有化学稳定性好，易于分离，成本低等优点，是一种很有潜力的污水吸附材料。
权利要求书
1.采用热分解制备多孔CdO吸附剂的方法，是将Cd(NO3)2·4H2O研磨成粉末状，然后于400～700℃下焙烧3～8小时，冷却至室温，研磨，即得多孔CdO吸附剂。
2.如权利要求1所述方法制备的多孔CdO吸附剂用于处理阴离子染料废水。
3.如权利要求1所述方法制备的多孔CdO吸附剂用于处理含重金属粒子的废水。
说明书
采用热分解制备的多孔CdO吸附剂的方法及其在废水处理中的应用
技术领域
本发明属于无机材料技术领域，涉及一种多孔CdO吸附剂的制备方法，尤其涉及一种采用高温热分解制备多孔CdO吸附剂的方法，主要用于吸附污水中的染料和重金属离子。
背景技术
随着染料生产和印染行业的发展，染料工业废水的排放量急剧增多。目前染料数量已达数万种，许多染料产品工艺复杂、产量低、副反应多，使得染料废水数量大、成分复杂，对人体和环境的危害很大。染料废水具有色度大、有机污染物含量高、组分复杂、含盐量高、水质水量变化大以及难生化降解等特点，使其处理难度较大，并且随着染料品种越来越多，以及对染料的要求不断提高，染料的生产逐步朝着抗光解、抗氧化的方向发展，使得染料废水的成分越来越复杂，进一步增大了废水处理难度。
目前，国内外常用于工业染料废水处理的方法有：生物处理法、化学絮凝法、化学氧化法、吸附法和电化学法等方法。吸附法由于工艺简单、成本低、高效等特点，在染料废水和重金属污水的处理中占有具有重要的地位。
CdO是一种重要的第 Ⅱ～Ⅵ组半导体功能材料。目前，通过不同的方法可制备不同结构和形貌的CdO纳米晶。例如，用物理蒸发法制备CdO纳米线和纳米带，用氧化铝模板法、电化学沉积法和反相微乳液法制备CdO纳米线以及用溶剂热法制备CdO纳米棒和纳米晶体等等。虽然以上方法成功制备了不同结构和形貌的CdO纳米晶体，但这些合成方法均比较复杂，且成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种采用高温热分解制备多孔CdO吸附剂的方法。
本发明采用高温热分解制备多孔CdO吸附剂的方法，是将Cd(NO3)2·4H2O研磨成粉末状，然后于400~700℃下焙烧3~8小时，冷却至室温，研磨，即得多孔CdO吸附剂。
下面通过扫描电镜和X射线衍射对本发明的多孔CdO吸附剂的结构和性能进行说明。
1、扫描电镜
图1为多孔CdO吸附剂的扫描电镜图。从图1中我们可以看出CdO的表面是比较疏松的，并且是分布了很多孔道，说明 CdO的内部结构呈多孔型。
2、XRD
图2为多孔CdO吸附剂的XRD图。图中衍射角2θ的度数分别为32.90°， 38.20°，55.20°，65.80°，和69.20°分贝对应立方结构晶型(JCPDS-05-0640)的(111)，(200)，(220)，(311)和(222)晶面。说明多孔CdO吸附剂结晶性很好并且具有很好的化学稳定性。
3、吸附性能测试
3.1 对刚果红的吸附试验
取100mg多孔CdO吸附剂，投入初始浓度为100mg/L的100ml刚果红溶液中，搅拌吸附1小时后，离心分离吸附剂后，用紫外分光光度计(TU-1901型)测量刚果红浓度为0.135mg/L，吸附率为99.86%。
3.2 对孔雀石绿的吸附试验
取100 mg多孔CdO吸附剂，投入初始浓度为100 mg/L的100ml孔雀石绿溶液中，搅拌吸附3小时后，离心分离吸附剂后，用紫外分光光度计(TU-1901型)测量孔雀石绿浓度为71.92 mg/L，吸附率为28.08%。
3.3 对橙黄G的吸附试验
取100 mg多孔CdO吸附剂，投入初始浓度为10mg/L的50 ml橙黄G溶液中，搅拌吸附3小时后，离心分离吸附剂后，用紫外分光光度计(TU-1901型)测量橙黄G浓度为0.206 mg/L，吸附率为97.94%。
3.4对甲基橙的吸附试验
取100 mg多孔CdO吸附剂，投入初始浓度为10 mg/L的50 ml甲基橙溶液中，搅拌吸附3小时后，离心分离吸附剂后，用紫外分光光度计(TU-1901型)测量甲基橙浓度为0.378 mg/L，吸附率为96.22%。
3.5对亚甲基蓝的吸附试验
取100 mg多孔CdO吸附剂，投入初始浓度为10 mg/L的50 ml亚甲基蓝溶液中，搅拌吸附3小时后，离心分离吸附剂后，用紫外分光光度计(TU-1901型)测量亚甲基蓝浓度为6.49 mg/L，吸附率为3.51%。
3.6对罗丹明B的吸附试验
取100 mg多孔CdO吸附剂，投入初始浓度为10 mg/L的50 ml罗丹明B溶液中，搅拌吸附3小时后，离心分离吸附剂后，用紫外分光光度计(TU-1901型)测量罗丹明B浓度为7.43 mg/L，吸附率为2.57%。
3.7对CuSO4·5H2O溶液的吸附试验
取100 mg 多孔CdO吸附剂，投入初始浓度为100 mmg/L的100 mlCuSO4·5H2O溶液中，搅拌吸附6小时后，离心分离吸附剂后，用佛尔哈德法滴定清液中铜离子和含量，结果表明，吸附剂对铜离子的吸附率为89.76%。
3.8焙烧时间对吸附性能的影响实验
称取1000 g Cd(NO3)2·4H2O，研磨成粉末，然后置于氧化铝坩埚中，并将坩埚放置于马弗炉中，在400℃下分别焙烧3小时、4小时、5小时、6小时、7小时和8小时;冷却至室温时取出，研磨，得到多孔CdO吸附剂。该多孔CdO吸附剂对阴离子染料甲基橙的吸附率见下表。
上述实验表明，当焙烧时间逐渐增加时，多孔CdO吸附剂对阴离子染料甲基橙的吸附效果有所提高。
综上所述，本发明采用高温热分解制备的多孔CdO吸附剂，对废水中的刚果红、甲基橙、橙黄G等阴离子染料具有很好的吸附作用，同时对废水中的铜离子具有较强的吸附能力，而对废水中的孔雀石绿、亚甲基蓝、罗丹明B等阳离子染料的能力较差。因此，可用于处理阴离子染料废水及含有重金属离子的工业污水。由于本发明制备的多孔CdO吸附剂化学稳定性好，易于分离，成本低等优点，是一种很有潜力的污水吸附材料。