[发明专利]一种零价铁锰复合改性纳米碳管及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种零价铁锰复合改性纳米碳管及其制备方法与应用。本发明的零价铁锰复合改性纳米碳管的制备方法包括如下步骤：采用HCL溶液浸泡纳米碳管，清洗，加氨水反应，清洗，干燥，得到纳米碳管A；将纳米碳管A、FeCl₃以及MnSO₄加入反应溶剂中，得到溶液1；加入NaBH₄溶液，反应，洗涤，干燥，滴加丙酮酸溶液，制得零价铁锰复合改性纳米碳管。本发明的零价铁锰复合改性纳米碳管表面由疏松多孔的零价铁和锰组成，表面积大，富含羟基(Fe‑O、Mn‑O)活性点位，可与硝酸盐发生氧化反应形成，适应性能强，能在多种水体处理中使用；吸附快，去除效率高；材料无毒性、无污染，副产物低。

技术领域

本发明涉及环境保护与化工分离技术领域，特别涉及一种零价铁锰复合改性纳米碳管及其制备方法与应用。

背景技术

硝酸盐是水环境中氮元素主要存在形态之一，也是饮用水水质重要控制指标。饮用水中的高浓度硝酸盐可加重肾脏负担，并易诱发糖尿病和溶血性贫血，长期饮用还可增加人类患有高铁血红蛋白和“蓝婴综合征”旳风险。部分硝酸盐在输配水管道系统、储水系统的还原性环境以及人体胃部的硝酸还原菌作用下还可生成危害性更大的中间产物亚硝酸盐或亚硝胺类，后两者均已确认为“致癌、致畸、致突变”物质。《欧盟生活饮用水水质标准》(80-778EEC)和《世界卫生组织饮用水水质准则》规定硝酸盐限值为50mg/L，日本饮水标准“水道水质基准について”和《美国饮用水水质标准》(NPDWRs，USEPA)中规定限值为10mg/L，并指出条件允许时应在此限值下尽可能降低。我国生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)规定地表水作水源时硝酸盐浓度应小于10mg/L，地下水作为水源时应小于20mg/L。

水体中的硝酸盐污染按来源可分为面源污染和点源污染，面源污染主要来自氮肥的使用和污水灌概，点源污染主要来源于生活污水排放、工业污水排放和垃圾填埋场滤液渗漏。美国仅加州就有400余处集中供水点存在硝酸盐超标现象，中美洲、印度恒河流域、土耳其平原、意大利的伦巴第平原及丘陵地带也存在严重硝酸盐超标现象。我国饮用水硝酸盐污染主要集中在地下水，如吉林市城区浅层地下水监测井中硝酸盐平均浓度为76.5mg/L，青岛市的3672座农村供水工程硝酸盐含量平均超标率高达31.3％，天津市地下水超标率达12.06-18.23％，山东省农村地区地下水硝酸盐含量均值为10.43mg/L，超标样本所占比例达14.15％。随着农业和工业活动的日益增加，水环境中的硝酸盐污染仍在持续加重，2006-2014年河北省地下水硝酸盐年平均含量增加了8.42％。

目前，对于基于纳米铁材料的研究成为了研究热点(CN201710896949.8一种活性炭负载纳米铁去除自来水离子的方法，CN201510130775.5纤维素修饰改性纳米铁颗粒的制备方法)。但目前的技术会生成较多的如亚硝酸盐氮、氨氮等的副产物，而且处理硝酸盐污染能力有限，面对目前地下饮用水硝酸盐浓度的升高，尚未有良好的应对方案。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种零价铁锰复合改性纳米碳管的制备方法。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的零价铁锰复合改性纳米碳管。

本发明的再一目的在于提供上述零价铁锰复合改性纳米碳管的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种零价铁锰复合改性纳米碳管的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用HCL溶液浸泡纳米碳管，清洗，加入氨水反应，清洗，干燥，得到纳米碳管A；

优选的，步骤(1)中所述纳米碳管使用前先粉碎、研磨至400目，使用前采用蒸馏水浸润。

优选的，步骤(1)中所述HCL溶液的浓度为0.8～1.0mol·L^-1。

优选的，步骤(1)中所述浸泡是在50～60℃条件下浸泡10～15min。