[发明专利]一种改性碳纳米管材料、去除水中汞离子的方法及其再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性碳纳米管材料及利用其去除水中汞离子的方法和回收再生方法，尤其涉及一种硒修饰改性碳纳米管材料及利用其去除水中汞离子的方法和回收再生方法，属水处理技术领域。

背景技术

有毒元素汞可以通过地质原因和人为原因进入到环境，存在于环境中的痕量汞可以通过沉降等最终进入到水体中，然后经水生生物的生物富集和生物放大，并且在其生物化学循环过程中生成有机汞化合物，毒性增强近千倍。所以，去除水体中的痕量汞对保护生态环境和人类健康具有十分重要的意义。

吸附法去除水体中的痕量汞具有其他方法不具备的优点，如操作简单、成本低廉等。碳纳米管是近几年被广泛应用的新型纳米材料，由于具有较大的比表面积和稳定的物理化学性质，被成功用于了去除水体中污染物的研究当中。但是，碳纳米管可吸附多种污染物，使得材料的选择特异性不高，对汞的吸附容量受到限制。同时，由于碳纳米管具有一定的疏水性，质地膨松，在脱除水体中污染物的过程中不容易被分散和回收，增加了应用的难度和成本，从而也限制了其应用范围。此外，碳纳米管的价格通常较高，不能回收利用限制了碳纳米管作为吸附剂的广泛使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术之缺陷提供一种改性碳纳米管材料，该材料具有多壁多孔、磁性效应、吸附能力强、容易分离等特点；此外，本发明还要进一步提供利用该改性碳纳米管材料作为吸附剂去除水中汞离子、以及提供它的再生方法。

本发明所述技术问题是由以下技术方案实现的。

一种改性碳纳米管材料，所述改性碳纳米管材料为硒修饰纳米粒子负载/铁氧化物磁性碳纳米管复合材料。

一种制备上述改性碳纳米管材料的方法，它将碳纳米管材料经浓酸氧化活化后与含铁盐溶液以共沉淀方法在碳纳米管表面包覆铁氧化物，再与含Na₂SeO₃和葡萄糖的水溶液反应，即得硒纳米粒子负载/铁氧化物磁性碳纳米管复合材料。

上述制备方法，具体按如下步骤进行：

A、氧化活化：

①称取碳纳米管材料0.5-1.0g，置于40-60 ml高压反应釜中，加入10-20 ml质量分数为65-68%的浓硝酸，密闭高压反应釜；

②将盛有上述反应物的高压反应釜置于烘箱中，在100-105℃条件下，维持10-15 min，然后迅速升温至150-160 ℃，反应1.0-1.5 h，反应完全后，终止加热，自然冷却至室温；

③自烘箱中取出并开启反应釜，倾出剩余废酸，以去离子水清洗反应产物至清洗液为中性；

④将上述产物在100-110 ℃下烘干4-6 h，制得活化的碳纳米管材料，备用；

B、磁性修饰：

①、碳纳米管材料的磁性修饰反应是在超声波且氮气保护的条件下进行的，反应温度为45-55 ℃；

②、称取活化后的碳纳米管材料0.5-1.0 g，悬浮在100-200 ml含有(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O 和NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O 的混合溶液中，反应体系固液比，即活化碳纳米管/混和溶液的g/ml为1：200；混合液中溶质质量范围为：(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O为0.36-3.2g，NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O为0.53-4.7g；溶质(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O和 NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O的质量比为1.7:2.5；

③、将上述体系溶液置于超声波条件下反应10-15 min；超声条件为：超声频率40KHz，超声功率250W，加热功率400W；反应过程中逐滴加入8mol/L的氨水，使混合液的pH 值保持在11-12之间；

④、超声反应结束后，为进一步保证反应进行彻底，反应体系在45-55℃恒温水浴中保持60-70min ，并进行300-400r/min 的恒速搅拌；