專利名稱：碳納米管-竹炭復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳納米管與竹炭的復(fù)合材料、其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國大部分地表水和地下水受到了不同程度的污染，氨氮是主要的污染物之一。如果受污染的水源水不加處理或處理不當(dāng)，導(dǎo)致自來水廠出水中的氨氮含量偏高，會(huì)造成管網(wǎng)中亞硝化菌和硝化菌的繁殖生長，從而使管網(wǎng)中硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量超標(biāo)。硝酸鹽過量會(huì)使嬰兒患上高鐵血紅蛋白癥，當(dāng)飲用水中硝態(tài)氮 (NO3-N)含量高于10mg/L時(shí)就會(huì)使紅血球不能帶氧而導(dǎo)致嬰兒窒息死亡；另外，硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝胺后會(huì)產(chǎn)生“癌、致突變、致畸”的三致物質(zhì)。飲用水中的氨氮處理的方法主要有沸石吸附法，電吸附法，曝氣除氨法，折點(diǎn)加氯除氨法，生物處理法以及膜過濾法等。然而，在北方地區(qū)由于冬季的水溫很低，以上傳統(tǒng)的方法并不適合去除低溫水中的氨氮。碳納米管又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料，由單層或多層石墨片圍繞中心軸按一定的螺旋角卷繞而成的無縫、中空的“微管”，每層由一個(gè)碳原子通過sp2 雜化與周圍3個(gè)碳原子完全鍵合后所構(gòu)成的六邊形組成的圓柱面。根據(jù)形成條件的不同， 碳納米管存在多壁碳納米管(MWNTS)和單壁碳納米管(SWNT)兩種形式。MWNTS —般由幾層到幾十層石墨片同軸卷繞構(gòu)成，層間間距為0. 34nm左右，其典型的直徑和長度分別為 2-30nm和0. l-50um。它主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管層與層之間保持固定的距離。碳納米管不總是筆直的，而是局部區(qū)域出現(xiàn)凸凹現(xiàn)象，這是由于在六邊形編織過程中出現(xiàn)了五邊形和七邊形。由于它獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)特性，它在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用已引起各國科學(xué)家的普遍關(guān)注。(1)高強(qiáng)度碳纖維材料決定增強(qiáng)型纖維強(qiáng)度的一個(gè)關(guān)鍵是長度和直徑之比。目前材料工程師希望得到的長度直徑比至少是 20 1。然而，即使在現(xiàn)在能得到的以納米計(jì)算的長度中，納米管的長度也是直徑的幾千倍，因而號(hào)稱“超級纖維”。它們的強(qiáng)度比鋼高100倍，但重量只有鋼的六分之一。(2)復(fù)合材料碳納米管復(fù)合材料的基體可用樹脂、炭、金屬和無機(jī)材料等。用碳納米管材料增強(qiáng)的塑料，不僅力學(xué)性能優(yōu)良，而且抗疲勞、抗蠕變、材料尺寸穩(wěn)定；又由于磨擦系數(shù)小，故滑動(dòng)性能好，與金屬相比振動(dòng)衰減性好；⑶納米電子器件由于碳納米管壁能被某些化學(xué)反應(yīng)所 “溶解”，因此它們可以作為易于處理的模具。⑷催化纖維和膜工業(yè)畔梁及其研究組將硫酸工業(yè)和石油化工中應(yīng)用的重要的催化劑氧化釩灌注進(jìn)或涂覆在碳納米管上，氧化釩有時(shí)可以到達(dá)納米管管壁的石墨層的間隙中。碳納米管這一固體碳的發(fā)現(xiàn)，以及其本身所擁有的潛在優(yōu)越性，決定了它無論在物理、化學(xué)還是材料科學(xué)界都將具有重大的發(fā)展前景。特別是水處理材料中具有廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有水處理工藝中對受污染水中氨氮的去除能力較差以及微污染去除效果不明顯的問題，本發(fā)明提供了一種碳納米管-竹炭復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的碳納米管-竹炭復(fù)合材料是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為 1 1 10比例混合的混合物在400 600°C煅燒4 Mi得到的。本發(fā)明的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的一、將碳納米管進(jìn)行羧基化處理，得到羧基化碳納米管；二、將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 1 10比例混合均勻得混合物，然后將混合物在400 600°C煅燒4 6h， 冷卻后洗滌至濾液無色透明后干燥即得碳納米管-竹炭復(fù)合材料，完成碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備。本發(fā)明步驟一中采用現(xiàn)有公開方法對碳納米管進(jìn)行羧基化處理即可。本發(fā)明的碳納米管-竹炭復(fù)合材料在去除低溫水源水中氨氮的方法中的應(yīng)用。本發(fā)明將碳納米管-竹炭復(fù)合材料投加至受污染水中，攪拌反應(yīng)10 30min即可，其中受污染水的溫度為2°C 5°C，控制投加至微污染水源水中的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的濃度為5 15mg/L。本發(fā)明的碳納米管-竹炭復(fù)合材料在去除低溫水源水中氨氮的方法中的應(yīng)用中， 攪拌速率為100 200轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)。本發(fā)明的碳納米管-竹炭復(fù)合材料將羧基化碳納米管負(fù)載至竹炭上，將竹炭進(jìn)行改性。竹材作為一種多孔介質(zhì)材料，干餾熱解后形成的竹炭具有較高的孔隙度，其孔隙包括大孔隙、中孔隙、微孔隙.竹炭有豐富的孔隙分布特征和高比表面積，其表面存在羧基、以內(nèi)酯形態(tài)存在的羧基、酚羥基等含氧官能團(tuán)和少量含硫、氫、氯等其他元素的表面官能團(tuán)。 復(fù)配后羧基化碳納米管進(jìn)入竹炭的孔隙內(nèi)，使竹炭不僅發(fā)揮了吸附氨氮的物理效能，同時(shí)具有了羧基化碳納米管大比表面的光催化氧化氨氮的能力，提高了碳納米管-竹炭復(fù)合材料對低溫下受污染水體中氨氮的去除效率，同時(shí)對受污染水體中持久性有機(jī)污染物具有一定的吸附作用，取得了較好的效果。本發(fā)明碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法簡單，可工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的碳納米管-竹炭復(fù)合材料對低溫下水源水中的氨氮污染物的去除效果好，同時(shí)對飲用水中持久性有機(jī)污染物具有一定的吸附作用，去除氨氮的效率達(dá)60 80%，重金屬和持久性有機(jī)污染物能夠得到部分去除。本發(fā)明的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法中步驟一采用如下步驟將碳納米管進(jìn)行羧基化處理一、將多壁碳納米管置于圓底燒瓶中，再向圓底燒瓶中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 40%的冰醋酸，再裝好回流冷凝、收集和攪拌裝置，加熱至60 80°C后恒溫回流 0. 8 1. 5h，再冷卻至室溫得混合液，其中，控制多壁碳納米管質(zhì)量與冰醋酸體積的比例為 Ig 60 IOOmL;二、將步驟一得到的混合液過濾，然后洗滌濾紙上的黑色粉末，至濾液無色透明且PH值為中性，然后將洗滌后的黑色粉末真空干燥，得羧基化碳納米管。


圖1是具體實(shí)施方式
八的多壁碳納米管的掃描電子顯微照片；圖2是具體實(shí)施方式
制備得到的羧基化碳納米管的X-射線光電子衍射能譜圖；圖3是具體實(shí)施方式
二十中經(jīng)不同羧基化碳納米管和竹炭質(zhì)量比的碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水中剩余氨氮濃度曲線圖；圖4是不同溫度的受污染水經(jīng)處理后的出水中的剩余氨氮濃度曲線圖，其中 “-■_”是羧基化碳納米管和竹炭質(zhì)量比為1 4的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的，“-·_” 是對比實(shí)驗(yàn)1的，“_ ▲ _”是對比實(shí)驗(yàn)2的；圖5是具體實(shí)施方式
二十三中對不同初始氨氮濃度的受污染水經(jīng)碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水中的剩余氨氮濃度曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式為碳納米管-竹炭復(fù)合材料，其是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為ι ι 10比例混合的混合物在400 600°C煅燒4 他得到的。本發(fā)明的碳納米管-竹炭復(fù)合材料將羧基化碳納米管負(fù)載至竹炭上，將竹炭進(jìn)行改性。竹材作為一種多孔介質(zhì)材料，干餾熱解后形成的竹炭具有較高的孔隙度，其孔隙包括大孔隙、中孔隙、微孔隙.竹炭有豐富的孔隙分布特征和高比表面積，其表面存在羧基、以內(nèi)酯形態(tài)存在的羧基、酚羥基等含氧官能團(tuán)和少量含硫、氫、氯等其他元素的表面官能團(tuán)。 復(fù)配后Au-TW2納米粉末進(jìn)入竹炭的孔隙內(nèi)，使竹炭不僅發(fā)揮了吸附氨氮的物理效能，同時(shí)具有了碳納米管大比表面的光催化氧化氨氮的能力，提高了碳納米管-竹炭復(fù)合材料低溫下對受污染水體中氨氮的去除效率，同時(shí)對受污染水體中持久性有機(jī)污染物具有一定的吸附作用，取得了較好的效果。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是碳納米管-竹炭復(fù)合材料是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 2 6比例混合的混合物在400 600°C煅燒4 Mi得到的。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是碳納米管-竹炭復(fù)合材料是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 3 5比例混合的混合物在400 600°C煅燒4 Mi得到的。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是碳納米管-竹炭復(fù)合材料是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 4比例混合的混合物在450°C 400 600°C 煅燒4 他得到的。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是在420 500°C煅燒4. 5 5. 5h得到的。其它參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是在450°C煅燒證得到的。其它參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
七如具體實(shí)施方式
一所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的一、將碳納米管進(jìn)行羧基化處理，得到羧基化碳納米管；二、將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 1 10比例混合均勻得混合物，然后將混合物在400 600°C煅燒4 他，冷卻后洗滌至濾液無色透明后干燥即得碳納米管-竹炭復(fù)合材料，完成碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備。本實(shí)施方式的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法簡單，可工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是步驟一采用如下步驟將碳納米管進(jìn)行羧基化處理a、將多壁碳納米管置于圓底燒瓶中，再向圓底燒瓶中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 40%的冰醋酸，再裝好回流冷凝、收集和攪拌裝置，加熱至60 80°C后恒溫回流0. 8 1. 5h，再冷卻至室溫得混合液，其中，控制多壁碳納米管質(zhì)量與冰醋酸體積的比例為Ig 60 IOOmL ;b、將步驟一得到的混合液過濾，然后洗滌濾紙上的黑色粉末，至濾液無色透明且PH值為中性，然后將洗滌后的黑色粉末真空干燥，得羧基化碳納米管。本實(shí)施方式的步驟a中采用的多壁碳納米管為市售產(chǎn)品，其掃描電子顯微照片如圖1所示。本實(shí)施方式制備得到的羧基化碳納米管的X-射線光電子衍射能譜圖，如圖2所示。由圖2可知，將本實(shí)施方式處理后多壁碳納米管表面實(shí)現(xiàn)了羧基化。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八不同的是步驟a中加熱至70°C后恒溫回流lh。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八或九不同的是步驟a中控制多壁碳納米管質(zhì)量與冰醋酸體積的比例為Ig 80mL。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八或九相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七至十之一不同的是步驟二中將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為12 6比例混合均勻得混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七至十之一不同的是步驟二中將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為13 5比例混合均勻得混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七至十之一不同的是步驟二中將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 4比例混合均勻得混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式為如具體實(shí)施方式
一所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料在去除低溫水源水中氨氮的方法中的應(yīng)用。本發(fā)明的碳納米管-竹炭復(fù)合材料對低溫下水源水中的氨氮污染物的去除效果好，同時(shí)對飲用水中持久性有機(jī)污染物具有一定的吸附作用，去除氨氮的效率達(dá)60 80%，重金屬和持久性有機(jī)污染物能夠得到部分去除。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式為碳納米管-竹炭復(fù)合材料在去除低溫水源水中氨氮的方法中的應(yīng)用，具體如下將碳納米管-竹炭復(fù)合材料投加至受污染水中，攪拌反應(yīng) 10 30min即可，其中受污染水的溫度為2°C 5°C，控制投加至微污染水源水中的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的濃度為5 15mg/L。本實(shí)施方式中攪拌反應(yīng)結(jié)束后將碳納米管-竹炭復(fù)合材料過濾回用即可。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五不同的是控制投加至微污染水源水中的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的濃度為8 12mg/L。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十五相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五不同的是控制投加至微污染水源水中的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的濃度為10mg/L。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十五相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五、十六或十七不同的是攪拌
6反應(yīng)過程中攪拌速率為100 200轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十五、 十六或十七相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五、十六或十七不同的是攪拌反應(yīng)過程中攪拌速率為160轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十五、十六或十七相同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式為八種碳納米管-竹炭復(fù)合材料，其是將羧基化碳納米管與竹炭分別按質(zhì)量比為1 3、1 4、1 5、1 6、1 7、1 8、1 9禾Π 1 10 比例混合的混合物在450°C煅燒證得到的。本實(shí)施方式將羧基化碳納米管與竹炭的質(zhì)量比為1 3、1 4、1 5、1 6、 1 7、1 8、1 9和1 10得到的碳納米管-竹炭復(fù)合材料依次定義為第一至八種碳納米管-竹炭復(fù)合材料。本實(shí)施方式將八種碳納米管-竹炭復(fù)合材料分別應(yīng)用于去除低溫水源水中氨氮的方法中，具體如下將八種碳納米管-竹炭復(fù)合材料分別投加至受污染水中，在攪拌速率為160rpm條件下，攪拌反應(yīng)30min，得經(jīng)不同羧基化碳納米管和竹炭質(zhì)量比的碳納米管_竹炭復(fù)合材料處理后的出水，其中受污染水中的氨氮初始濃度為5mg/L，pH為6. 5 7，受污染水的溫度為5°C，控制投加至受污染水中的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的濃度為10mg/L。受污染水為模擬氨氮配水。對出水中的剩余氨氮濃度進(jìn)行測定，得到經(jīng)不同碳納米管和竹炭質(zhì)量比的碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水中剩余氨氮濃度曲線圖如圖3所示，如圖3所示，當(dāng)羧基化碳納米管與竹炭的質(zhì)量比為1 4-1 3左右時(shí)，碳納米管-竹炭復(fù)合材料對氨氮的去除效率最高，在低溫5°C時(shí)約為80%左右，重金屬和持久性有機(jī)污染物能夠得到部分去除。而當(dāng)羧基化碳納米管與竹炭的質(zhì)量比大于1 3時(shí)，碳納米管-竹炭復(fù)合材料對氨氮的去除效果基本沒有發(fā)生變化，可見羧酸多壁碳納米管在竹炭表面上已經(jīng)達(dá)到了吸附飽和。
具體實(shí)施方式
二十一本實(shí)施方式為具體實(shí)施方式
二十所述的八種碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法一、將碳納米管進(jìn)行羧基化處理a、將多壁碳納米管置于圓底燒瓶中，再向圓底燒瓶中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 40%的冰醋酸，再裝好回流冷凝、收集和攪拌裝置，加熱至80°C后恒溫回流0. 8h，再冷卻至室溫得混合液，其中，控制多壁碳納米管質(zhì)量與冰醋酸體積的比例為Ig 80mL ;b、將步驟一得到的混合液過濾，然后洗滌濾紙上的黑色粉末，至濾液無色透明且PH值為中性，然后將洗滌后的黑色粉末真空干燥，得羧基化碳納米管；二、分別將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 3、1 4、1 5、 1 6、1 7、1 8、1 9和1 10比例混合均勻得八個(gè)混合物，然后將八個(gè)混合物分別在450°C煅燒證，冷卻后洗滌至濾液無色透明后干燥即得碳納米管-竹炭復(fù)合材料，完成碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備。
具體實(shí)施方式
二十二 本實(shí)施方式為具體實(shí)施方式
二十所述的第二種碳納米管-竹炭復(fù)合材料應(yīng)用于去除低溫水源水中氨氮的方法中，具體如下將Ig第二種碳納米管-竹炭復(fù)合材料投加至IOOmL的溫度分別為rC、2°C、3°C、4°C和5°C的受污染水中，在攪拌速率為160rpm條件下，攪拌反應(yīng)30min，得不同溫度的受污染水經(jīng)碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水，其中受污染水中的氨氮初始濃度為5mg/L，pH為6. 5 7。受污染水為模擬氨氮配水。
本實(shí)施方式中第二種碳納米管-竹炭復(fù)合材料中羧基化碳納米管與竹炭的質(zhì)量比為1 4。對不同溫度的受污染水經(jīng)碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水中的剩余氨氮濃度進(jìn)行測試，得如圖4中“-■ _”所示的曲線圖。由圖4可見，5°C的受污染水經(jīng)碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水中剩余氨氮濃度為1.0mg/L，氨氮去除效率達(dá)到80%左右； 1°C的受污染水經(jīng)碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水中剩余氨氮濃度為2. Omg/L，氨氮去除效率達(dá)到60%左右。作為對比，進(jìn)行如下對比試驗(yàn)1和對比試驗(yàn)2 對比試驗(yàn)1 將Ig竹炭粉末投加至IOOmL的溫度分別為1°C、2°C、3°C、4°C和5°C 的受污染水中，在攪拌速率為160rpm條件下，攪拌反應(yīng)30min，得不同溫度的受污染水經(jīng)Ig 竹炭粉末處理后的出水，其中受污染水中的氨氮初始濃度為5mg/L，pH為6. 5 7。受污染水為模擬氨氮配水。竹炭的投加濃度為10mg/L。對不同溫度的受污染水經(jīng)竹炭粉末處理后的出水中的剩余氨氮濃度進(jìn)行測試，得如圖4中“-· _”所示的曲線圖。可見，5°C的受污染水經(jīng)竹炭粉末處理后的出水中剩余氨氮濃度為3. ^iig/L，氨氮去除效率達(dá)到36%左右；1°C的受污染水經(jīng)竹炭粉末處理后的出水中氨氮濃度為4. 8mg/L，氨氮去除效率達(dá)到4%左右。對比試驗(yàn)2 將2g竹炭粉末投加至IOOmL的溫度分別為1°C、2°C、3°C、4°C和5°C 的受污染水中，在攪拌速率為160rpm條件下，攪拌反應(yīng)30min，得不同溫度的受污染水經(jīng)2g 竹炭粉末處理后的出水，其中受污染水中的氨氮初始濃度為5mg/L，pH為6. 5 7。受污染水為模擬氨氮配水。竹炭的投加濃度為20mg/L。對不同溫度的受污染水經(jīng)竹炭粉末處理后的出水中的剩余氨氮濃度進(jìn)行測試，得如圖4中“-▲ _”所示的曲線圖?？梢?，5°C的受污染水經(jīng)竹炭粉末處理后的出水中剩余氨氮濃度為2. 5mg/L，氨氮去除效率達(dá)到50%左右；1°C的受污染水經(jīng)竹炭粉末處理后的出水中氨氮濃度為4. 75mg/L，氨氮去除效率達(dá)到5%左右。由圖4可知，碳納米管-竹炭復(fù)合材料對氨氮的去除效果優(yōu)于未改性的竹炭粉末。
具體實(shí)施方式
二十三本實(shí)施方式為具體實(shí)施方式
二十所述的第二種碳納米管-竹炭復(fù)合材料應(yīng)用于去除低溫水源水中氨氮的方法中，具體如下將Ig第二種碳納米管-竹炭復(fù)合材料投加至IOOmL的溫度為5°C的初始氨氮濃度分別為lmg/L、ang/L、;3mg/L、 %ig/L和5mg/L受污染水中，在攪拌速率為160rpm條件下，攪拌反應(yīng)30min，得不同初始氨氮濃度的受污染水經(jīng)碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水，其中受污染水的pH為6. 5 7。受污染水為模擬氨氮配水。對不同氨氮濃度的受污染水經(jīng)碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水中的剩余氨氮濃度進(jìn)行測試，得如圖5所示。可見，5°C的初始氨氮濃度為lmg/L的受污染水經(jīng)碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水中剩余氨氮濃度為0. %ig/L，氨氮去除效率達(dá)到60%左右；5°C的初始氨氮濃度為5mg/L的受污染水經(jīng)碳納米管-竹炭復(fù)合材料處理后的出水中氨氮濃度為lmg/L，氨氮去除效率達(dá)到80%左右。由圖5可見，碳納米管-竹炭復(fù)合材料在氨氮的初始濃度為lmg/L時(shí)，對低溫5°C下，對氨氮仍具有60%左右的去除效果。
權(quán)利要求
1.碳納米管-竹炭復(fù)合材料，其特征在于碳納米管-竹炭復(fù)合材料是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為ι ι 10比例混合的混合物在400 600°C煅燒4 他得到的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料，其特征在于碳納米管-竹炭復(fù)合材料是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 2 6比例混合的混合物在400 600°C 煅燒4 他得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料，其特征在于碳納米管-竹炭復(fù)合材料是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 3 5比例混合的混合物在400 600°C 煅燒4 他得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料，其特征在于碳納米管-竹炭復(fù)合材料是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 4比例混合的混合物在450°C 400 600°C 煅燒4 他得到的。
5.如權(quán)利要求1所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法，其特征在于碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的一、將碳納米管進(jìn)行羧基化處理，得到羧基化碳納米管；二、將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 1 10比例混合均勻得混合物，然后將混合物在400 600°C煅燒4 他，冷卻后洗滌至濾液無色透明后干燥即得碳納米管-竹炭復(fù)合材料，完成碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一采用如下步驟將碳納米管進(jìn)行羧基化處理a、將多壁碳納米管置于圓底燒瓶中，再向圓底燒瓶中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 40%的冰醋酸，再裝好回流冷凝、收集和攪拌裝置，加熱至 60 80°C后恒溫回流0. 8 1. 5h，再冷卻至室溫得混合液，其中，控制多壁碳納米管質(zhì)量與冰醋酸體積的比例為Ig 60 IOOmL ;b、將步驟一得到的混合液過濾，然后洗滌濾紙上的黑色粉末，至濾液無色透明且PH值為中性，然后將洗滌后的黑色粉末真空干燥，得羧基化碳納米管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二中將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為12 6比例混合均勻得混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二中將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 3 5比例混合均勻得混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二中將步驟一得到的羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1 4比例混合均勻得混合物。
10.如權(quán)利要求1所述的碳納米管-竹炭復(fù)合材料在去除低溫水源水中氨氮的方法中的應(yīng)用。
全文摘要
碳納米管-竹炭復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，涉及一種碳納米管與竹炭的復(fù)合材料、其制備方法和應(yīng)用。解決現(xiàn)有水處理工藝中對受污染水中氨氮的去除能力較差以及微污染去除效果不明顯的問題。碳納米管-竹炭復(fù)合材料是將羧基化碳納米管與竹炭按質(zhì)量比為1∶1～10比例混合的混合物在400～600℃煅燒4～6h得到的。在去除低溫水源水中氨氮的方法中的應(yīng)用。將具有光催化氧化氨氮的能力的羧基化碳納米管負(fù)載改性竹炭，使碳納米管-竹炭復(fù)合材料對低溫下受污染水體中氨氮的去除效率好，達(dá)60～80％，重金屬和持久性有機(jī)污染物能夠得到部分去除。制備方法簡單。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102343261SQ201110198658
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者李偉光, 李春穎, 魏利 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)