[发明专利]一种提高碳纳米管吸附有机物效率的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种提高碳纳米管吸附有机物效率的装置及其方法，属于碳纳米管吸附技术领域，解决现有技术中吸附容量较小、吸附速率较低的问题。装置包括水槽和与水槽两端连接的闭合管道；管道上设置水泵、永磁体和第一阀门；水槽的进水口内卡接有垫圈，垫圈上设有滤膜；水泵和永磁体之间设有排水管，排水管上设有第二阀门；方法包括循环水磁化、计算碳纳米管使用量、吸附有机物、过滤碳纳米管、回收碳纳米管和检测有机物浓度。本发明可以促进有机物的降解；本发明可以提高吸附容量和吸附速率，降低生产成本，起到了进化水质的作用；可以促进氢键数量的增加，提高了吸附效果；可以避免洛伦磁力影响吸附效果；对碳纳米管的回收再利用提供了便利，减少了工序。

技术领域

本发明属于碳纳米管吸附技术领域，具体涉及一种提高碳纳米管吸附有机物效率的装置及其方法。

背景技术

近年来，碳纳米管作为新型碳材料，因其独特的一维管状的微结构特性受到了广泛关注，催化裂解法制得的多壁碳纳米管使它具有优异的吸附性能，研究发现：碳纳米管具有比表面积大、表面活性高，对有机污染物的吸附容量大，吸附亲和力强的特点，因此，可以作为一种潜在的有机污染物的高效吸附剂。如文献[孙明礼，成荣明，徐学诚.等 苯酚及取代酚在碳纳米管上的吸附研究[J]. 化学研究与应用，2006，18（1）：13-18.]利用¹H质子宽线氢谱和热重分析研究了碳纳米管在水中对苯酚和取代酚进行吸附的热力学特性，结果表明，碳纳米管由于π-π共轭作用力的不同导致了其对ɑ-萘酚的吸附能力较对苯酚的吸附能力强。文献[刘立柱. 有机苯或酚类在碳纳米管上的吸附研究[D].黑龙江大学，2008.]研究了有机苯或酚类在碳纳米管上的吸附特性，结果表明:碳纳米管对酚类物质的吸附属于物理吸附，是靠自由能驱动的吸附过程。另外，他还发现吸附质的溶解度、吸附质与吸附剂间的π-π共轭作用以及吸附质的分子结构是影响吸附量的主要因素。而范德华作用力（如疏水作用、静电作用等）、氢键作用又会影响碳纳米管对有机污染物吸附。另外，文献[Fagan,S.; Souza, A.; Lima, J.; Mendes, J.; Ferreira, O.; Mazali, I.;Alves, O.;Dresselhaus, M. 1, 2-dichorobenzene interacting with carbon nanotubes. NamLett. 2004, 4(7), 1285-1288.]也讲到了碳纳米管结构与表面性质和有机物理化性质也是影响碳纳米管与有机污染物之间的吸附作用力关键因素。所以，整个碳纳米管吸附过程很容易受到外界因素的变化，如磁场力、电场力以及氢键等因素。文献[李超鹏，韩博，慕春海，赵洁，陈文. 氧化多壁碳纳米管对Pb²⁺的吸附性能研究[J]. 分析测试学报，2010，29(05)：460-464.]表明，动态吸附优于静态吸附。同时，研究表明：磁场可以通过影响电子的自旋来影响化学反应的进行，例如文献[蒋秉植，杨健美. 磁场对某些化学反应的影响[J].化学通报，1991，2(10)：11-15.]证明了磁场可以影响化学反应的速度与产率以及以及某些化学反应产物的分布与取向。另外文献[Hosoda H, Mori H, Sogoshi N. et al.Refractive Indices of water and aqueous electrolyte solutions under highmagnetic fields[J]. J. Phys. Chem., A, 2004, 108(9): 1461-1469.]研究了磁场可以促进水分子氢键间电子离域的促进作用，从而使水分子自由态向氢键结合态转变，文献[邹海平. 磁场下光催化氧化降解酸性蓝染料废水的研究[D].南昌大学，2007.]磁处理使溶液中的COD值下降，当含有COD的工业废水流经磁场时会吸收能，提高化学反应，从而提高COD的降解率。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高碳纳米管吸附有机物效率的装置及其方法，以解决现有技术中吸附容量较小、吸附速率较低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：