[发明专利]可循环使用碳纤维吸附剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及可循环使用碳纤维吸附剂及其制备和应用。具体地，本发明公开了一种碳纤维吸附剂，所述碳纤维吸附剂包括改性的碳纤维，所述改性的碳纤维包括碳纤维基体、结合于所述碳纤维基体表面的改性聚合物膜层和结合于所述改性聚合物膜层表面的微球状改性颗粒。本发明还公开了所述碳纤维吸附剂的制备方法和应用。所述碳纤维吸附剂具有优异的吸附性能、可循环使用且不会对水体产生二次污染，为水体净化提供了一种更优的选择。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体地涉及一种可循环使用碳纤维吸附剂及其制备和应用。

背景技术

铅、铬等重金属元素广泛存在于地壳中的岩石、土壤、河水、海水及大气中，作为一种强污染物，当其在生态循环过程中进入水体后，会对人类健康产生严重威胁。

目前，虽有报道显示可使用活性炭作为吸附剂对水体进行预处理，但是其仅能去除水体中的固态的杂质颗粒、油污等；并且，活性炭在使用过程中存在循环使用性能差且随着使用时间的延长会对水体造成二次污染的问题。

因此，本领域急需开发一种新型的吸附性能优异、可循环使用且不会对水体造成二次污染的重金属离子吸附剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的吸附性能优异、可循环使用且不会对水体造成二次污染的重金属离子吸附剂。

本发明的第一方面，提供了一种碳纤维吸附剂，所述碳纤维吸附剂包括改性的碳纤维，所述改性的碳纤维包括碳纤维基体、结合于所述碳纤维基体表面的改性聚合物膜层和结合于所述改性聚合物膜层表面的微球状改性颗粒。

在另一优选例中，所述碳纤维吸附剂的形状为纤维状。

在另一优选例中，所述改性聚合物膜层的厚度为0.05-0.4μm；和/或

所述微球状改性颗粒包覆于所述改性聚合物膜层表面，包覆率为10-95％。

在另一优选例中，所述改性聚合物膜层的厚度为0.05－0.3μm，较佳地为0.1－0.2μm。

在另一优选例中，包覆率为20-85％，较佳地为30-70％，更佳地为40-50％。

在另一优选例中，所述碳纤维基体的直径为3-10μm，较佳地为5-8μm。

在另一优选例中，所述改性聚合物膜层中存在(少量的)微孔结构。

在另一优选例中，所述微球状改性颗粒的粒径D为0.3-1.5μm。

在另一优选例中，所述微球状改性颗粒的粒径D为0.3-0.8μm，较佳地为0.4-0.6μm。

在另一优选例中，所述微球状改性颗粒均匀分布于所述改性聚合物膜层表面。

在另一优选例中，所述改性聚合物膜层和所述微球状改性颗粒的组成基本相同，均为第一改性剂和第二改性剂的共聚物。

在另一优选例中，所述第一改性剂为六氯环三膦腈；和/或

所述第二改性剂为4,4’-二羟基二苯砜。

在另一优选例中，所述碳纤维吸附剂对铅(Ⅱ)的吸附容量≥65mg/g，较佳地70mg/g。

在另一优选例中，所述碳纤维吸附剂对铬(Ⅵ)的吸附容量≥110mg/g，较佳地118mg/g。

在另一优选例中，所述碳纤维吸附剂对铅(Ⅱ)的去除率≥85％，较佳地≥88％。

在另一优选例中，所述碳纤维吸附剂对铬(Ⅵ)的去除率≥88％，较佳地≥91％。

本发明的第二方面，提供了一种本发明第一方面所述的碳纤维吸附剂的制备方法，包括如下步骤：