[发明专利]一种钨基氧化物/碳基纳米复合水溶胶的制备及其在废水处理中的应用

权利要求书

1.一种W₁₈O₄₉/碳基纳米复合水溶胶的制备及其在废水处理中的应用，其特征在于该复合水溶胶由纳米W₁₈O₄₉，氧化石墨烯(GO)和羧基化碳纳米管(CNTs-COOH)复合而成，其中纳米W₁₈O₄₉与碳基材料GO和CNTs-COOH的质量比为20：1～5：1，而GO和CNTs-COOH的质量比为8:1～4:1；应用于吸附回收废水中的稀土离子和重金属离子以及光催化降解有机污染物。

2.一种W₁₈O₄₉/碳基纳米复合水溶胶的制备及其在废水处理中的应用，其特征在于该复合水溶胶按照下述步骤依次进行制备：

步骤一：制备羧基化碳纳米管(CNTs-COOH)；

步骤二：制备纳米W₁₈O₄₉；

步骤三：配制成一定质量浓度的GO水溶胶；

步骤四：配置W₁₈O₄₉/GO/CNTs-COOH复合水溶胶。

3.根据权利要求2所述的一种W₁₈O₄₉/碳基纳米复合水溶胶的制备及其在废水处理中的应用，其特征在于：步骤一中，按质量比1:73称取硝酸钾到浓硫酸溶液，搅拌30min，置于油浴锅加热到70℃，接着把碳纳米管加入混合溶液，处理7h后，将碳纳米管洗涤干净，放入60℃的烘箱，烘干后取出即可获得CNTs-COOH。

4.根据权利要求2所述的一种W₁₈O₄₉/碳基纳米复合水溶胶的制备及其在废水处理中的应用，其特征在于：步骤二中，按照Na₂WO₄·2H₂O与H₂C₂O₄·2H₂O摩尔比例为1:2，称取一定量的二水钨酸钠和二水合草酸，在行星球磨机中球磨时间为1～4h，制备WO₃·2H₂O前驱体，将所得产物置于管式炉，在500～700℃氮氢(V_N2:V_H2＝5％:95％)混合气氛下，煅烧还原3～6h，即得到纳米W₁₈O₄₉。

5.根据权利要求2所述的一种W₁₈O₄₉/碳基纳米复合水溶胶的制备及其在废水处理中的应用，其特征在于：步骤三中GO水溶胶的配制浓度为0.1～4.0mg/mL。

6.根据权利要求2所述的一种W₁₈O₄₉/碳基纳米复合水溶胶的制备及其在废水处理中的应用，其特征在于：步骤二中，按照设定的质量比，称取一定质量比的W₁₈O₄₉和CNTs-COOH，然后加入含有相应质量的GO水溶胶中，磁力搅拌30min，然后超声分散得到均匀稳定的W₁₈O₄₉/GO/CNTs-COOH复合水溶胶。

7.根据权利要求1所述的一种W₁₈O₄₉/碳基纳米复合水溶胶的制备及其在废水处理中的应用，其特征在于：按照下述步骤依次进行。步骤a:取适当体积的W₁₈O₄₉/GO/CNTs-COOH复合水溶胶到铺满中空纤维管的池子。GO片径大于管中空纤维管管壁上的孔径，因此，不能通过中空纤维管，由于纳米W₁₈O₄₉被包覆于氧化石墨烯和碳纳米管构成的三维结构里，也不能通过中空纤维管。通入工业废水与复合水溶胶在池中混合搅拌，废水中的稀土离子、重金属离子等金属离子迅速被氧化石墨烯吸附。在太阳光的辐照下，工业废水中的部分有机物，如浮选剂、萃取剂、有机染料等将被光催化有效降解。步骤b:待吸附达到平衡，通过中空纤维管抽滤装置可以抽出大部分处理得到的清液，复合水溶胶在中空纤维管外聚沉、浓缩，再向池中通入工业废水，继续光照和搅拌，吸附再次达到平衡时重复上述操作。步骤c:待复合水溶胶吸附饱和，向池里加入小体积(V_{(工业废水)}：V_{(酸性脱附液)}＝50:1)且浓度大于0.2M的酸性溶液(硝酸或盐酸)中，稀土离子、重金属离子从氧化石墨烯上脱附，氧化石墨烯基复合胶体再生。