[发明专利]一种碳纳米管型吸附材料及其制备方法及应用

说明书

本发明公开一种碳纳米管型吸附材料及其制备方法及应用，以聚乙烯醇、腐植酸盐、碳纳米管为原料，加入单体、交联剂和引发剂，通过水溶液聚合而成，其中通过单体将聚乙烯醇与腐植酸和碳纳米管交联形成多孔结构水凝胶材料，在添加引发剂和交联剂的情况下，快速聚合得到吸附材料，同时利用碳纳米管的层状结构和较大的比表面积，为污染物的吸附提供了结合场所，得到的该吸附材料为多孔结构，并且具有较大的比表面积，可循环使用，绿色环保。

技术领域

本发明属于材料制备和环境科学技术领域，具体涉及一种碳纳米管型吸附材料及其制备方 法及应用。

背景技术

碳纳米管(CNT)主要是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之 间保持固定的距离，其具有较大的比表面积，可以为染料和金属离子的去除提供充足的反应场 所。传统吸附材料吸附容量和去除率低，选择性差，大多不能重复使用，达不到实际生产对有 机染料和金属离子去除的要求。并且传统吸附材料的合成原料毒性大，合成方法复杂，合成工 艺技术要求和成本高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种碳纳米管型吸附材料及其制备 方法及应用，该碳纳米管型吸附材料的原料易得，成本低，并且吸附容量和去除率高，制备工 艺简单，反应条件要求低，可操作性强，对有机染料和金属离子处理具有显著的去除效果，可 满足实际生产的要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳纳米管型吸附材料，以聚乙烯醇、腐 植酸盐、碳纳米管为原料，加入单体、交联剂和引发剂，通过水溶液聚合而成，其中聚乙烯醇、 腐植酸盐、碳纳米管和单体的质量比为(0.6-2)：(0.01-0.15)：(0.012-0.1)：(2-6)。

进一步的，所述腐殖酸盐为腐植酸钠或腐植酸钾，所述单体为丙烯酸，所述交联剂为N,N'- 亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

本发明还提供一种碳纳米管型吸附材料的制备方法，具体步骤如下：

S1将聚乙烯醇溶液、腐植酸盐溶液、碳纳米管水分散液在加热条件下搅拌混合均匀，得 到体系A；

S2将交联剂溶液加入单体溶液中，得到体系B；

S3将体系B和引发剂溶液滴入体系A中，滴加完毕进行第一次搅拌，第一次搅拌结束后 升温进行第二次搅拌，得到第一前驱体；

S4对第一前驱体进行多次冷冻-解冻操作，冻干，得到碳纳米管型吸附材料。

进一步的，步骤S1中，所述加热温度为50℃-60℃，所述搅拌的转速为120r/min-160r/min。

进一步的，步骤S2中，所述交联剂溶液的质量分数为0.2％-0.5％，所述单体为丙烯酸， 丙烯酸溶液的中和度为20％-60％。

进一步的，步骤S3中，所述引发剂溶液的质量分数为0.4％-1.0％，体系B的滴加速度为 3-5滴/s，引发剂的滴加速度为2-4滴/s。

进一步的，步骤S3中，第一次搅拌的时间为20min-40min，转速为120r/min-160r/min； 所述升温为升温至70℃；第二次搅拌的时间为2h-4h，转速为120r/min-160r/min。

进一步的，步骤S4中，进行冷冻-解冻处理时，所述冷冻在-4℃条件下冷冻6h-10h，所 述解冻在室温条件下解冻6h-10h，冷冻-解冻处理的次数为3-5次。

本发明还提供一种碳纳米管型吸附材料在去除有机染料和金属离子污染物方面的应用。

进一步的，所述碳纳米管型吸附材料吸附有机染料和金属离子后在酸溶液或乙二胺四乙酸 溶液中进行脱附处理。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：