[发明专利]颗粒状吸附材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域。具体的，本发明涉及颗粒状吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前广泛应用的常规吸附剂—活性炭，在被有机污染物饱和后，需要在氮气氛围中加热至900℃以上，并通入水蒸气或CO₂使其重新活化来进行再生，且再生过程中往往会产生一定的质量损失。然而，作为粉体材料的碳纳米管由于自身纳米级的尺寸使其在工程上的使用以及吸附后的固液分离非常的不便，大大阻碍了其作为有机污染物控制材料的应用前景。

因此，目前用于净化流体的吸附材料仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种颗粒状吸附材料。根据本发明的实施例，颗粒状吸附材料，包括：多孔基体，所述多孔基体由多孔氧化铝制成；以及碳纳米管，所述碳纳米管分布于所述多孔基体中。

与活性炭相比，碳纳米管具有优异的热稳定性能，使其可以在400℃有氧的条件下完成再生，降低了再生能耗。并且，在有氧加热再生的过程中，所吸附的有机污染物会被氧化降解，解决了吸附只是污染物相转移的问题。碳纳米管是一种由石墨层“卷成”的纳米管状材料，根据石墨层数的不同，可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于其高度石墨化的结构特征，碳纳米管展现出了非凡的电学、热学及机械性能，根据本发明的实施例，碳纳米管由于其超强的疏水性和超高的理论比表面积（单壁碳纳米管的理论比表面积可达3000m²/g），因而可以作为一种去除有机污染物良好的吸附材料。另外，根据本发明的实施例，碳纳米管分布于所述多孔基体中，因而可以形成粒度较大的颗粒，例如根据本发明的实施例，颗粒状吸附材料的粒度可以为1~5mm，优选3mm。由此，克服了碳纳米管自身纳米级的尺寸所造成的在工程上的使用以及吸附后的固液分离非常的不便的一些难题。因此，本发明实施例的颗粒状吸附材料作为有机污染物控制材料，具有优异的应用前景。

在本发明的第二方面，本发明还提出了一种制备前面所述颗粒状吸附材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括下列步骤：将氧化铝、硝酸、表面活性剂混合，以便形成溶胶；向所述溶胶中添加碳纳米管，以便得到含有氧化铝和碳纳米管的混合物；向所述含有氧化铝和碳纳米管的混合物中加入氨水，以便形成凝胶；以及将所述凝胶进行颗粒化处理，并依次进行老化、第二干燥和煅烧处理，以便得到所述颗粒状吸附材料。利用该方法，能够有效地制备前面所述的颗粒状吸附材料。颗粒状吸附材料的特征和优点同样适用该方法，不再赘述。

在本发明的第三方面，本发明提出了一种净化流体的方法。根据本发明的实施例，该方法包括将所述待净化流体与前面所述的颗粒状吸附材料接触。由此，可以通过颗粒状吸附材料的吸附作用有效地对流体进行净化。

在本发明的第四方面，本发明提出了一种对前面所述颗粒状吸附材料进行再生的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将待再生的颗粒状吸附材料在有氧条件下，在400~450摄氏度的温度下进行加热。由此，能够有效地对使用过的颗粒状吸附材料进行再生处理，从而提高使用效率，降低了工业应用成本。

由此，根据本发明的实施例，根据本发明实施例的技术方案至少具有下列优点之一：

1、根据本发明实施例的颗粒碳纳米管材料与粉体纳米管材料相比使用简单，易于固液分离。

2、根据本发明实施例的颗粒碳纳米管材料与粉体纳米管材料相比回收简单，在水中稳定性好，不会有溶出或者流失的现象。

3、根据本发明实施例的颗粒碳纳米管材料与粉体纳米管材料相比分散性提高，对卡马西平的吸附量要高于粉体碳纳米管材料，部分解决了碳纳米管在水中发生团聚的问题。

4、根据本发明实施例的颗粒碳纳米管材料与常规活性炭吸附材料相比热稳定性好，可在有氧条件和较低温度下下实现完全再生，且再生过程中几乎无质量损失，可反复使用。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明实施例的制备用于净化流体的颗粒状吸附材料的方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明实施例的颗粒碳纳米管宏观形貌的扫描电镜照片；

图3显示了根据本发明实施例的颗粒碳纳米管中不同比例碳纳米管和多孔基质吸附效果图；