申请日2011.06.28
公开(公告)日2013.01.02
IPC分类号B82Y30/00; B82Y40/00; C02F1/62; B01J20/30; C02F1/28; B01J20/20
摘要
本发明提供了一种含活性炭的纳米复合材料及其制备方法，该纳米复合材料含有活性炭和硒纳米颗粒。本发明进一步提供含有上述含活性炭的纳米复合材料的水处理的制剂及一种水处理的方法及水处理的装置。一方面，由于活性炭比表面积大、吸附性能良好、可分散在水中、成本低廉;另一方面，由于硒纳米颗粒具有比较高的比表面积，而且硒能与多种重金属，例如包括汞、铅、银等，形成稳定的硒化物，从而有效地处理水中的重金属，因此将活性炭与硒纳米颗粒进行复合得到的纳米复合材料在水处理时具有成本低、吸附量大、吸附稳定性高、能同时吸附多种重金属等优点。
权利要求书
1.一种含活性炭的纳米复合材料，其特征在于，该纳米复合材料含有 活性炭和硒纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述含活性炭的纳米复合材料，其中，所述活性炭 与所述硒纳米颗粒的质量比为1∶1到100∶1，优选为2∶1到20∶1。
3.根据权利要求1或2所述的含活性炭的纳米复合材料，其中，所述 硒纳米颗粒附着在所述活性炭的表面和/或所述活性炭的孔隙内部。
4.根据权利要求3所述的含活性炭的纳米复合材料，其中，在100W 超声条件下，超声10min，所述硒纳米颗粒的脱落率<1重量%。
5.根据权利要求1所述的含活性炭的纳米复合材料，其中，活性炭的 颗粒尺寸为20目到8000目。
6.根据权利要求1所述的含活性炭的纳米复合材料，其中，所述硒纳 米颗粒的粒径为10-1000纳米。
7.一种含活性炭的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包 括在负价硒化合物氧化为单质硒的条件下和氧化剂存在下，使活性炭与负价 硒化合物接触;或者
在正价硒化合物还原为单质硒的条件下和还原剂存在下，使活性炭与正 价硒化合物相接触。
8.根据权利要求7所述的含活性炭的纳米复合材料的制备方法，其中， 所述负价硒化合物中的硒元素∶氧化剂的摩尔比为1∶1到1∶20，活性炭与 所述负价硒化合物中的硒元素质量比为1∶1到100∶1;所述正价硒化合物中 的硒元素∶还原剂的摩尔比为1∶1到20∶1，活性炭与所述正价硒化合物中的 硒元素质量比为1∶1到100∶1。
9.根据权利要求7或8所述的含活性炭的纳米复合材料的制备方法， 其中，所述氧化剂为羟基自由基、单线态氧和过氧化氢的一种或多种，所述 负价硒化合物为硒脲、硒代氨基酸和硒蛋白的一种或多种，所述还原剂为抗 坏血酸、抗坏血酸钠、谷胱甘肽、淀粉、肼、二氧化硫和硼氢化钠的一种或 者多种，所述正价硒化合物为二氧化硒、亚硒酸和亚硒酸钠的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的含活性炭的纳米复合材料的制备方法，其中， 所述还原剂为谷胱甘肽，且所述谷胱甘肽以浓度范围为10-1000mmol/L的 谷胱甘肽溶液使用;所述正价硒化合物为亚硒酸钠，且所述亚硒酸钠以浓度 范围为10-1000mmol/L的亚硒酸钠溶液使用。
11.根据权利要求8所述的含活性炭的纳米复合材料的制备方法，其中， 所述负价硒化合物氧化为单质硒的条件包括温度为0至100℃，时间为0.5-5 小时;所述正价硒化合物还原为单质硒的条件包括温度为-20℃至60℃，时 间为0.5-5小时。
12.一种含活性炭的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包 括：将活性炭与硒纳米颗粒分散液混合均匀。
13.根据权利要求12所述的含活性炭的纳米复合材料的制备方法，硒 纳米颗粒分散液的浓度范围为0.1-2mg/mL，活性炭与硒纳米颗粒的质量比为 1∶1到100∶1，优选为2∶1到20∶1。
14.由权利要求7-13任意一项所述的方法制备的含活性炭的纳米复合 材料。
15.一种水处理的制剂，其特征在于，该制剂含有权利要求1-6和14 中任意一项的所述的含活性炭的纳米材料。
16.一种水处理的方法，其特征在于，该方法包括使权利要求1-6和14 任意一项所述的含活性炭的纳米复合材料与水接触。
17.一种水处理的装置，该装置包括水处理的制剂和用以装载水处理的 制剂的容器，其特征在于，所述水处理的制剂含有权利要求1-6和14中任 意一项的所述的含活性炭的纳米复合材料。
说明书
纳米复合材料及其制备方法和水处理的制剂、方法及装置
技术领域
本发明涉及一种含活性炭的纳米复合材料。特别地，本发明涉及一种含 活性炭和硒纳米颗粒的纳米复合材料及其制备方法，本发明进一步涉及含有 上述含活性炭纳米复合材料的水处理的制剂，本发明更进一步涉及使用含该 水处理剂进行水处理的方法及水处理的装置。
背景技术
纯净的水是人类生存必不可少的资源，但是由于空间分布不平衡、生活 浪费等因素，全球60%的地区供水不足。并且随着人类活动的加剧，各种工 业废水、农药等有毒物质被排入江河湖海，污染了我们有限的水资源。因此 各国政府不断立法保护本国水资源，并开发水处理剂以满足污水处理和人们 生活用水的需求。
目前市场上用于水处理的活性炭材料，其作用原理主要是通过物理吸附 作用的方式将污染物与水进行分离。但采用活性炭为水处理剂，存在一些问 题，如活性炭的吸附量与成本的比值还需进一步提高，且其吸附为物理吸附， 容易在吸附过程中脱附，造成二次污染。
发明内容
为了克服现有活性炭水处理剂的吸附量与成本的比值低、其吸附为物理 吸附，容易造成二次污染的不足，本发明提供一种吸附量大、能同时吸附多 种重金属的含活性炭的纳米复合材料。
本发明提供一种含活性炭的纳米复合材料，该纳米复合材料含有活性炭 和硒纳米颗粒。
本发明提供一种含活性炭的纳米复合材料的制备方法，该方法包括在负 价硒化合物氧化为单质硒的条件下和氧化剂存在下，使活性炭与负价硒化合 物接触;或者在正价硒化合物还原为单质硒的条件下和还原剂存在下，使活 性炭与正价硒化合物相接触。
本发明提供了另一种含活性炭的纳米复合材料的制备方法，该方法将活 性炭与硒纳米颗粒分散液混合均匀。
本发明还提供了上述方法制备的含活性炭的纳米复合材料。
本发明提供了一种水处理的制剂，该制剂含有上述含活性炭的纳米复合 材料。
本发明提供了一种水处理的方法，该方法包括使上述含活性炭的纳米复 合材料与水接触。
本发明提供了一种水处理的装置，该装置包括水处理剂和用以装载水处 理剂的容器，所述水处理剂含有上述含活性炭的纳米复合材料。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)由于活性炭和硒纳米颗粒比表面积大，硒纳米颗粒能与多种重金 属形成稳定的硒化物，因此所制备的含活性炭的纳米复合材料具有吸附能力 高、对重金属吸附稳定、无二次污染的优点。
(2)由于含活性炭的纳米复合材料的吸附量大，因此较小的用量即可 获得较好的处理效果，由此可以将其制成小体积易携带、使用简便的水处理 装置。
(3)本发明的含活性炭的纳米复合材料可以直接作为净化柱填料，实 现含活性炭纳米复合材料与待处理液的充分接触，从而实现高效、自动化的 批量水处理。
(4)本发明提供的优选的含活性炭的纳米复合材料中的硒纳米颗粒与 活性炭具有高的结合强度，即使在超声条件下也不会从活性炭表面脱落。这 样可以防止硒纳米粒子从活性炭上脱落，引起对水的二次污染。