[发明专利]碳纳米管吸附构件、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米管吸附构件、制备方法及应用，该碳纳米管吸附构件的碳纳米管生长在金属丝网带的一侧，该侧由金属丝网带没有碳的一侧进行间隔排列形成带状结构；带状结构上下外层为过滤布包装，整体呈现带状，能够卷曲盘绕；盘绕成圆柱结构时，高径为比为1:1‑1:5；碳纳米管吸附构件应用的碳纳米管吸附装置，吸附装置内全部装填碳纳米管吸附构件，构件床层空隙率为70‑95％，装置内没有气体或液体分配装置；本发明还公开了碳纳米管吸附构件的制备方法及碳纳米管吸附装置的安装方法；碳纳米管吸附装置不用再设置独立的气体或液体分配装置，可用于吸附废水或气体中的有机物，并可快速脱附；具有结构牢固、使用寿命长，通量大，制备成本低、处理能耗低等优点。

技术领域

本发明属于碳纳米材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管吸附构件、制备方法及应用。

背景技术

碳纳米管是一种具有比表面积大，化学稳定性好，表面呈非极性的新型纳米材料，可以有效吸附气体或液体中的非极性有机物且吸附有机物的重量可以是自身重量的10-100倍，显示出比传统活性碳材料更加好的性能。另外，也可以基于极性与非极性的原理，吸附水中的非极性有机物，比如有用碳纳米管吸附水中汽油，柴油或苯酚等的报道。

但是，碳纳米管中吸附大量有机物，并不适用于低浓度有机物的废水与废水气。有报道将碳纳米管成型，形成颗粒，以加强在废水与废气中的稳定性。一方面使其能够吸附有机物，另一方面又不至于被大量流动的液体或气体带走，造成巨大的经济损失。然而，颗粒状吸附剂在吸附有机物时，由于毛细作用力，也吸附了大量的水，使得脱附时需要消耗大量的能源将吸附的水也蒸发。变得非常耗时与耗能，不经济，同时处理量不能满足大流量废水或废液的处理要求。

另外有报道，将碳纳米管生长在金属丝网宏观体的表面，用于废水吸附。但长时间的流体冲刷，会导致碳纳米管损失，吸附性能下降。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种碳纳米管吸附构件、制备方法及应用，以达到良好使用的效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碳纳米管吸附构件，碳纳米管生长在金属丝网带的一侧，该侧由金属丝网带没有碳的一侧进行间隔排列形成带状结构；带状结构上下外层为过滤布包装，整体呈现带状，能够卷曲盘绕；盘绕成圆柱结构时，高径为比为1:1-1:5。

所述碳纳米管吸附构件的制备方法，包括如下步骤：

(a)将金属丝网带一面喷涂可生长碳纳米管的催化剂，放置在反应器中，在预设温度与压力下，通入含碳工艺气体反应，含碳工艺气体被裂解后，在金属丝网带的一面形成致密的碳纳米管阵列层；

(b)停止反应后，将带有碳纳米管阵列层的金属丝网带取出；

(c)将两个或多个带有碳纳米管阵列层的金属丝网带堆叠，形成金属网没有沉积碳纳米管的一侧与沉积有碳纳米管的另一侧相临排列的带状结构；将该带状结构捆扎固定后，在外侧再用过滤布包装备用。

所述的制备方法中，所述含碳工艺气体的来源为纯净碳源、废水处理后的浓缩液或含有VOC的废气；碳源的碳原子数为1-16，种类为CO、烃、醇、醚、酮和酯中的一种或多种。

所述的制备方法中，所述催化剂为铁、镍、钴中的一种或多种。

所述的制备方法中，步骤(a)所述的温度为150-700℃,压力为0.1-2MPa绝对压力，反应时间为1秒至4小时。

所述的制备方法中，所述金属丝网带为不锈钢、铁、铜、锌、铝中的一种或其合金。

一种碳纳米管吸附装置，吸附装置内全部装填碳纳米管吸附构件，构件床层空隙率为70-95％，装置内没有气体或液体分配装置。

所述碳纳米管吸附装置的安装方法，包括如下步骤：