[发明专利]具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜及其制备方法和应用，该光热膜由三钛酸盐和碳纳米管复合物抽滤在薄膜基底上形成。本发明制备工艺简单、操作方便，产生的污染少，合成的吸附剂稳定性好，吸附性能极好，循环效率好，易于回收利用。

技术领域

本发明属于光热以及重金属离子吸附技术领域，更具体的说是涉及一种具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜及其制备方法和应用。

背景技术

由于全球人口增长、饮食结构变化和气候变化等因素，水资源缺乏问题日益明显。太阳能是地球上生物的最终能源，也是可再生能源。利用光热材料的太阳能驱动蒸发是利用丰富的太阳能来源实现海水淡化的有效技术。在各种光热转换材料中，碳基材料便宜丰富，并且在光谱范围内具有优异的光吸收性。

另一方面，重金属作为有毒非生物可降解污染物，在环境中表现出持久性，给人体健康带来严重威胁，治理水体重金属污染迫在眉睫。而吸附法具有低成本、去除效率高、操作稳定等优势，是从水体中取出重金属污染物经济有效的方法。近年来，由于具有吸附性能极好，易回收，环境友好等特点，钛酸盐作为吸附剂吸附去除铜和其它重金属离子已获得广泛关注。

因此，如何提供一种具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜及其制备方法和应用成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜及其制备方法和应用，制备工艺简单、操作方便，产生的污染少，合成的吸附剂稳定性好，吸附性能极好，循环效率好，易于回收利用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜，该光热膜由三钛酸盐和碳纳米管复合物抽滤在薄膜基底上形成。

进一步地，碳纳米管还可采用其他碳基材料替代，比如石墨烯、石墨等。

进一步地，所述薄膜基底选自聚四氟乙烯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜中的一种，优选为聚四氟乙烯薄膜。

一种具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将TiO₂和CNTs加入40mL 10M NaOH溶液中，搅拌超声均匀之后进行微波反应，混合物在10min中内微波升温至200℃，并且在800rpm搅拌速率下保持该温度90min；

(2)、冷却至室温后，离心洗涤至PH＝7，在80℃下进行干燥,得到复合材料；

(3)、称取一定量的复合材料搅拌超声均匀分散在去离子水中，然后抽滤在薄膜基底上，得具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜。

进一步地，步骤(1)中，TiO₂采用P25，加入量为0.15g。

进一步地，步骤(1)中，CNTs的加入量为0.005g、0.01g、0.03g、0.05g或0.07g。

进一步地，步骤(3)中，称取0.05g的复合材料搅拌超声均匀分散在50mL去离子水中。

进一步地，步骤(3)中，所得三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜为直径为4cm的薄膜。

一种具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜在海水淡化中的应用，包括如下步骤：

将三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜悬浮于采集的海水水面上，按每160mL海水在300W氙灯光强为2kW/m²照射下蒸发2h的条件处理。

一种具有铜离子吸附能力的三钛酸盐和碳纳米管复合光热膜在铜离子吸附中的应用，包括如下步骤：