一種輕質(zhì)易分離的碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附材料的制備方法及其解吸附方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附劑的制備方法及其解吸附方法與應(yīng)用，尤其涉及一種碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附材料的制備方法及其解吸附方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]采用吸附劑去除工業(yè)廢水中的重金屬離子與有機(jī)染料得到了廣泛研究，而傳統(tǒng)的吸附劑存在著價(jià)格高或分離困難等問(wèn)題，限制了其廣泛應(yīng)用。聚苯胺吸附材料可有效吸附廢水中的金屬離子和有機(jī)物，因其具有良好的耐溶劑性能、解吸率高等特點(diǎn)得到了較快的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有的吸附材料難分離、成本高的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)易分離的碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附材料的制備方法及其解吸附方法與應(yīng)用，用于重金屬離子吸附及有機(jī)染料處理領(lǐng)域。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種輕質(zhì)易分離的碳納米管/聚苯胺輕質(zhì)復(fù)合吸附材料的制備方法，以中空玻璃微球?yàn)檩d體，采用層層自組裝法使碳納米管與中空玻璃微球復(fù)合，再將苯胺原位聚合包覆于碳納米管與中空玻璃微球復(fù)合物之外，得到了具有閉合空腔結(jié)構(gòu)的碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附劑。具體步驟如下:
一、將堿洗過(guò)的中空玻璃微球依次用聚二烯丙基二甲基氯化銨的氯化鈉水溶液、聚苯乙烯磺酸鈉的氯化鈉水溶液、聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液的氯化鈉水溶液攪拌條件下處理20~60min，得到聚電解質(zhì)改性的中空玻璃微球；其中，聚二烯丙基二甲基氯化銨的氯化鈉水溶液中聚二烯丙基二甲基氯化銨、氯化鈉、蒸餾水的用量比為
0.3-0.6g:20~30g:500mL,聚苯乙稀磺酸鈉的氯化鈉水溶液中聚苯乙稀磺酸鈉、氯化鈉、蒸餾水的用量比為0.3-0.6g:20~30g:500mL ;中空玻璃微球與聚二烯丙基二甲基氯化銨的氯化鈉水溶液的用量比為1.2g:50~100mL,中空玻璃微球與聚苯乙烯磺酸鈉的氯化鈉水溶液的用量比為1.2g:50~100mL。
[0005]二、將步驟一得到的聚電解質(zhì)改性的中空玻璃微球洗滌并分散在蒸餾水中，滴入羧基化碳納米管水溶液，在攪拌條件下反應(yīng)20~60min ;其中，聚電解質(zhì)改性的中空玻璃微球與蒸餾水的比例為1.2g:60~100mL，羧基化碳納米管水溶液濃度為0.2-0.5mg/mL，聚電解質(zhì)改性的中空玻璃微球與羧基化碳納米管的用量比為1.2g:16-40 mg。
[0006]三、將步驟二得到的改性中空玻璃微球用蒸餾水洗滌3次，用聚二烯丙基二甲基氯化銨水溶液浸泡處理，再用蒸餾水洗滌三次，洗滌后分散在60~100mL水中，滴加羧基化碳納米管水溶液，在攪拌條件下反應(yīng)20~60min ;其中，羧基化碳納米管溶液濃度為
0.2-0.5mg/mL，改性的中空玻璃微球與羧基化碳納米管的用量比為1.2g: 16-40 mg。
[0007]四、重復(fù)步驟三1~4次，得到中空玻璃微球/碳納米管復(fù)合微球。
[0008]五、將步驟四得到的中空玻璃微球/碳納米管復(fù)合微球分散于乙醇中，加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮，中空玻璃微球/碳納米管復(fù)合微球、聚乙烯吡咯烷酮與乙醇的用量比為1.2g:4g~10g: 160mL~400mL，在溫度為30~50°C的水浴條件下反應(yīng)5h~8h，得到聚乙烯吡咯烷酮修飾的中間產(chǎn)物_聚乙烯吡咯烷酮改性的中空玻璃微球/碳納米管復(fù)合微球。
[0009]六、配制苯胺溶液，將步驟五得到的聚乙烯吡咯烷酮改性的中空玻璃微球/碳納米管復(fù)合微球加入苯胺溶液中，再在攪拌的條件下，加入過(guò)硫酸銨，在溫度為0~20°C的條件下反應(yīng)4~24h，其中中空玻璃微球/碳納米管復(fù)合微球與苯胺單體的用量比為1 g:l~3mL，過(guò)硫酸銨與苯胺的用量比為2g~3g: lmL。
[0010]七、將步驟六得到的固相物用蒸餾水洗滌并分離后，在溫度為40~60°C的條件下干燥10~24h，得到碳納米管/聚苯胺復(fù)合微球。
[0011]八、按硫酸銅與蒸餾水0.3-0.8g: 1000ml的用量比配制硫酸銅溶液，將步驟七得到的碳納米管/聚苯胺復(fù)合微球置于裝有硫酸銅溶液的錐形瓶中，碳納米管/聚苯胺復(fù)合微球與硫酸銅溶液的用量比為60mg:30~50mL，在20~50°C的恒溫條件下震蕩吸附，吸附時(shí)間為20~120min，考察其吸附銅離子的性能。停止震蕩后，靜止l~5min分后，吸附劑自動(dòng)漂浮于溶液表面，可將固體吸附劑和溶液進(jìn)行分離。
[0012]九、配制有機(jī)染料溶液，將步驟七得到的碳納米管/聚苯胺復(fù)合微球置于裝有有機(jī)染料溶液的錐形瓶中，碳納米管/聚苯胺復(fù)合微球與有機(jī)染料溶液的用量比為10mg:5~30mL，在20~50°C的恒溫條件下震蕩吸附，吸附時(shí)間為20~120min。其中，有機(jī)染料與蒸餾水的用量比為10~200mg:1000mL，考察其吸附有機(jī)染料的性能。停止震蕩后，靜止l~5min分后，吸附劑自動(dòng)漂浮于溶液表面，可將固體吸附劑和溶液進(jìn)行分離。
[0013]十、配制pH值在10~13的氨水，將步驟九得到的吸附過(guò)染料的吸附劑分離并分散于氨水中，吸附劑與氨水的用量比為10mg:30~100mL，在20~50°C的恒溫條件下解析2~6h。將解析后的吸附劑與氨水分離并在40~80°C的條件下干燥處理，得到再生的碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附材料，重復(fù)步驟九2~3次，考察其重復(fù)吸附有機(jī)染料的性能。
[0014]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明中碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附材料以中空玻璃微球?yàn)榛祝共牧暇哂虚]合空腔結(jié)構(gòu)，進(jìn)而大幅地減輕了吸附材料密度，賦予吸附劑良好的自分離特性。聚苯胺與碳納米管的有效復(fù)合為聚苯胺與基體的結(jié)合提供了有效的途經(jīng)。同時(shí)由于碳納米管易卷曲纏結(jié)的特性，當(dāng)微珠表面負(fù)載碳納米管后，增加了比表面積，利于聚苯胺顆粒在中空玻璃微球表面的均勻包覆，有效改善了吸附劑的結(jié)構(gòu)。
[0015]2、本發(fā)明的碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附劑對(duì)重金屬離子、有機(jī)染料有良好的吸附效果。對(duì)于濃度為10~200mg/L的甲基藍(lán)染料，碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附劑的吸附率約為30%~90%。
[0016]3、碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附劑分散性好，不易團(tuán)聚，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有質(zhì)輕易分離、可再生的特性，在去除工業(yè)廢水中的重金屬離子及有機(jī)染料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為【具體實(shí)施方式】二中步驟十一得到的中空玻璃微球/碳納米管復(fù)合微球的掃描電子顯微鏡照片；
圖2為【具體實(shí)施方式】二中步驟十三得到的碳納米管/聚苯胺復(fù)合微球的掃描電子顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0019]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式提供的輕質(zhì)易分離的碳納米管/聚苯胺復(fù)合吸附材料的制備方法按照以下步驟進(jìn)行:
一、配制濃度為0.3-0.8mol/L的氫氧化鈉溶液，將中空玻璃微球分散于氫氧化鈉溶液中，攪拌條件下處理0.5-2.5h，處理過(guò)的中空玻璃微球用蒸餾水洗滌至中性。
[0020]二、按聚二烯丙基二甲基氯化錢(qián)、氯化鈉、蒸餾水的用量比為0.3-0.6g:20~30g:500mL稱(chēng)量聚二烯丙基二甲基氯化銨、氯化鈉和蒸餾水并將聚二烯丙基二甲基氯化銨、氯化鈉溶于水中，得到聚二烯丙基二甲基氯化銨的氯化鈉溶液。將經(jīng)步驟一中處理的中空玻璃微球分散在蒸餾水中，并加入上述用聚二烯丙基二甲基