[发明专利]海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法。

背景技术

作为引起水体富营养化的主要元素之一，废水中磷的去除受到越来越多的关注，各种方法已用于污水中的磷去除，其中吸附法除磷是研究较多的一种实用除磷方法。碳纳米管作为一种新型的碳材料，具有比表面积大，吸附容量不溶性等理化性质又限制了应用。通过对CNTs修饰、改性以提高其性能。改性后碳纳米管，由于其微结构发生变化，使碳纳米管具有更优异的吸附特性，并开始引起了重视。

海藻酸钠(Alginate sodium，SAL)是自然界广泛存在的多糖，由于其出色的生物相容性，具有廉价、水溶性、无毒、生物亲和性以及生物可降解性等优点，并且在水中可产生大量的羟基基团，能很好地对纳米材料进行改性。

发明内容

本发明提供了一种海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明的海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法的具体步骤如下：

(1)配制质量分数为1-3％的海藻酸钠水溶液；

(2)将羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺混合加入蒸馏水中，超声分散20-40min，分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中，再混合超声30-50min，然后在室温下磁力搅拌均匀，再往溶液中加入氯化钙溶液，反应5h，反应结束后，用去离子水冲洗，脱盐2h，然后置于真空烘箱中，在50℃下干燥24h，即可得到本发明的海藻酸钠-碳纳米管凝胶。

步骤(1)中，优选配制质量分数为2％的海藻酸钠水溶液。

步骤(2)中，羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺的质量比为0.5∶0.025。

步骤(2)中，蒸馏水与海藻酸钠水溶液的体积比为20∶40。

步骤(2)中，氯化钙溶液的质量分数为5％，氯化钙溶液与羧基化碳纳米管的质量比为1000∶0.5。

步骤(2)中，优选将羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺混合加入蒸馏水中，超声分散30min，分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中，再混合超声40min。

利用本发明的方法制备的海藻酸钠-碳纳米管凝胶去除水中磷的方法的具体步骤如下：将海藻酸钠-碳纳米管凝胶加入到含磷水溶液中，海藻酸钠-碳纳米管凝胶的加入量为1-2g/L，调节pH至5-8，然后在温度20-30℃下，以100-300r/min转速振荡2-4h。

海藻酸钠-碳纳米管凝胶的加入量优选为1.25g/L。

优选调节pH至6.5。

优选在温度25℃下，以200r/min转速振荡3h。

本发明的积极效果如下：

本发明的海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法具有方法简单，安全环保，无污染的优点，并且本发明的方法制备的海藻酸钠-碳纳米管凝胶对水中磷具有很好的去除效果，解决了由于碳纳米管的微小尺寸在水处理过程中造成的弊端，从而有效地促进了碳纳米管的应用。

附图说明

图1为不同溶液pH对吸附率的影响。

图2为不同海藻酸钠-碳纳米管凝胶用量对吸附率的影响。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

实施例1

海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备

配制2％(质量分数)海藻酸钠水溶液40mL，称取0.5g的羧基化碳纳米管(MWCNT-COOH)和微量的(0.25g)1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺混合加入蒸馏水(20毫升)中，超声分散30min使碳纳米管均匀分散于水溶液，将碳纳米管分散液加入到上述海藻酸钠溶液中，混合超声40min，室温磁力搅拌均匀，快速倒入到质量分数为5％的氯化钙溶液(1000mL)中，反应(5h)后，取出，表面用去离子水反复冲洗，脱盐2h，去除表面残留的无机盐和其它杂质，真空烘箱中设置温度为50℃干燥24h，备用。

海藻酸钠-碳纳米管凝胶去除水中磷

将海藻酸钠-碳纳米管凝胶加入到含磷水溶液中，海藻酸钠-碳纳米管凝胶的加入量为1-2g/L，调节pH至5-8，然后在温度25℃下，以200r/min转速振荡2-4h。

离心分离10min(7200r/min)。取上清液，用0.45的滤膜过滤，滤液用钼酸铵分光光度法，吸收波长为700nm，测定反应结束时磷的平衡浓度。依据公式1计算对磷酸根的吸附量。