[发明专利]LDH和SWCNT纳米复合材料的制备方法及应用

说明书

一种LDH和SWCNT纳米复合材料的制备方法及应用，制备方法包括：(1)将SWCNT超声分散在去离子水中，形成SWCNT悬浮液；将氢氧化钠和碳酸钠的混合碱溶液加入到SWCNT悬浮液中，再将氯化镁和氯化铝的混合盐溶液加入；调节pH，水浴加热，静置，获得LDH/SWCNT悬浮液；过滤，干燥，获得固体LDH/SWCNT复合材料；(2)将固体LDH/SWCNT复合材料研磨成粉末，煅烧，得到LDH和SWCNT纳米复合材料。将制备的LDH和SWCNT纳米复合材料按照0.5g/L‑4.5g/L的投加量应用于去除水中的苯酚和4‑氯苯酚。本发明工艺简单，操作方便，使得复合材料形成三维立体结构，在水中的分散性大大以及与污染物的接触面积大为增加，对污染物的吸附能力和吸附量都显著提高。

技术领域

本发明涉及一种用于去除水中苯酚和4-氯苯酚的层状双金属氢氧化物/单壁碳纳米管(LDH/SWCNT)复合材料的煅烧产物的制备方法，属于污水处理材料技术领域。

技术背景

随着化学和石化工业的迅速发展，每天都会产生大量的酚类污染物。含酚污水对环境造成了恶劣的影响。苯酚类物质，因其高毒性、致癌性和难降解性的特点使其被列为优先控制污染物。苯酚和4-氯酚是有害有机污染物中的两种，因为它们及其降解产物可能对人类的生命具有相当的毒性和致癌性，环保部规定苯酚类物质在地表水中的有毒参考值为：苯酚，4-氯苯酚分别对应的浓度指标不能超过1mg/L和0.55mg/L。因此如何快捷有效的处理含苯酚类污染物的方式是当今社会亟待解决的问题。

目前已应用多种物理，化学和生物技术，包括沉淀，浮选，膜过滤，凝结，吸附，氧化和好氧或厌氧处理以从工业废水中去除酚类化合物。在这些技术中，吸附由于效率高，设计简单，操作简单，维护成本低，因此被认为是一种合适的从废水中去除酚类化合物的方法。特别是，吸附不会导致有害副产物的形成。活性炭是工业废水处理中使用最广泛的吸附剂，因为它的微孔结构、大表面积和高吸附。但是，活性炭对苯酚类污染物的吸附能力较低，而且活性炭对废水的pH值范围有严格的要求。因此，这些问题的存在使得开发有效和强适应性吸附剂(包括纳米复合材料)的必要性增强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于去除水中苯酚和4-氯苯酚的LDH和SWCNT(层状双金属氢氧化物/单壁碳纳米管)纳米复合材料的制备方法。将层状双金属氢氧化物和单壁碳纳米管利用静电相互作用稳固结合起来，然后进行煅烧，使得复合材料形成三维立体结构，解决了传统吸附剂在去除有机类污染物时在水中分散性较差，吸附效率低，适用条件窄的问题。同时提供该纳米复合材料在处理含有苯酚和4-氯苯酚废水的具体应用。

本发明LDH和SWCNT纳米复合材料的制备方法，包含以下步骤：

(1)制备LDH/SWCNT的复合材料：

①按照0.15g-0.25g：40mL：40mL：50mL的比例称取SWCNT、去离子水、混合碱溶液和混合盐溶液；所述混合碱溶液中NaOH和Na₂CO₃的浓度分别为0.4mol/L和0.1mol/L；所述混合盐溶液中Mg(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O的浓度分别为0.15mol/L和0.05mol/L；

②将SWCNT超声分散在去离子水中，形成SWCNT悬浮液；

③将混合碱溶液加入到SWCNT悬浮液中，再将混合金属盐溶液加入，以沉淀Mg²⁺离子和Al³⁺离子，形成混合金属氢氧化物溶液；

④通过滴加氢氧化钠溶液将混合金属氢氧化物溶液的pH调节为10.1～10.5，在室温下搅拌，将混合金属氢氧化物溶液转移至水浴中并在连续搅拌下加热至55～65℃，保持2小时，再将混合物在55～65℃静置保持2小时，获得LDH/SWCNT悬浮液；