[发明专利]一种用等离子体修饰的碳纳米纤维吸附剂的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉一种用等离子体修饰的碳纳米纤维吸附剂的制备工艺。

背景技术

随着核工业的快速发展，核电所需的原材料在开采，加工过程中所造成的放射性核素的污染是目前公众所关注的环境问题。由于放射性、毒性和生物累积性，这些放射性对人类健康存在潜在的威胁。这些放射性核素随着地表水/地下水而发生扩散和迁移，因此国内外学者已经广泛地研究放射性核素在各种吸附剂(金属(氢)氧化物，粘土矿物和纳米材料)上吸附。然而，这些天然吸附剂有限的吸附容量限制实际的应用，特别在低pH条件下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种用等离子体修饰的碳纳米纤维吸附剂的制备工艺，本发明通过低温等离子体技术将羧甲基纤维素接枝到碳纳米纤维制备高吸附性能的吸附剂，而且碳纳米纤维的原材料分布广泛，价格低廉，而且该工艺操作简单，易于推广。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种用等离子体修饰的碳纳米纤维吸附剂的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，碳纳米纤维的制备：

首先通过细菌生物质中木醋杆菌能够吸收腐败水果的糖分进而产生大量细菌纤维素；将得到的细菌纤维素使用去离子水冲洗多次，然后在氮气下加热到500度反应1小时，然后再在800度加热2小时达到完全裂解；接着将固体立即加入到1.0mol/L的盐酸溶液中，然后在自然情况下冷却到室温，再使用去离子水洗涤多次，离心分离得到纯化的碳纳米纤维；

第二步，等离子体修饰：

将上述的碳纳米纤维加入反应器中，通入氮气后密封，然后将简易的等离子体装置环绕在烧瓶上，然后在磁性搅拌下进行等离子反应6小时。(等离子体条件：PN2＝10Pa，70W，650V，50mA)；

第三步，羧甲基纤维素/碳纳米纤维的合成：

等离子反应结束后，将2.0g/l的羧甲基纤维素溶液加入到反应器中，然后加热到70度在磁力搅拌下反应5天；再使用去离子水洗涤多次，然后再7000rpm下离心分离30分钟；再在80度真空干燥12小时得到羧甲基/碳纳米纤维吸附剂。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明通过低温等离子体技术将羧甲基纤维素接枝到碳纳米纤维制备高吸附性能的吸附剂，而且碳纳米纤维的原材料分布广泛，价格低廉，而且该工艺操作简单，易于推广。

本发明等离子修饰的碳纳米纤维对放射性核素的处理过程：将碳纳米纤维粉末投放在含有放射性核素的废水中，加入一定量的离子强度，调节pH，在不断搅拌条件下反应2天。反应平衡后进行离心分离。使用ICP-MS测上清液的浓度，根据原始浓度和上清液浓度的差异计算其吸附容量。作用机理：等离子体处理后的碳纳米纤维含有各种含氧和含氮功能团对放射性核素具有很强的化学亲和力，从而对放射性核素达到快速高效处理效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的扫锚电镜图；

图2是本发明的X-射线电子能谱；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示为本发明工艺得到产品的扫锚电镜图与X-射线电子能谱(C 1s)，本发明涉及一种用等离子体修饰的碳纳米纤维吸附剂的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：第一步，碳纳米纤维的制备：首先通过细菌生物质中木醋杆菌能够吸收腐败水果的糖分进而产生大量细菌纤维素，这是一种环境友好，物美价廉，并能简单大批量生产的方法。将得到的细菌纤维素使用去离子水冲洗多次，然后在氮气下加热到500度反应1小时，然后再在800度加热2小时达到完全裂解；接着将固体立即加入到1.0mol/L的盐酸溶液中，然后在自然情况下冷却到室温，再使用去离子水洗涤多次，离心分离得到纯化的碳纳米纤维。

第二步，等离子体修饰：将上述的碳纳米纤维加入反应器中，通入氮气后密封，然后将简易的等离子体装置环绕在烧瓶上，然后在磁性搅拌下进行等离子反应6小时。(等离子体条件：PN2＝10Pa，70W，650V，50mA)。