[发明专利]一种双金属改性碳纳米管吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种双金属改性碳纳米管吸附剂及其制备方法和应用，其中，双金属改性碳纳米管吸附剂，包括：基本结构，所述基本结构为碳纳米管；所述碳纳米管上键联具有吸附能力的功能基团；所述碳纳米管的表面负载功能性材料，负载在所述碳纳米管表面功能性材料的有效成分，包括Mg(OH)₂、Al(OH)₃、Fe(OH)₃中的一种或几种。通过本发明的技术方案，双金属改性碳纳米管吸附剂吸附容量大、机械强度好、动力性能、再生性能和选择性俱佳，可广泛应用于受污染水体中重金属离子的高选择性去除。

技术领域

本发明涉及纳米吸附剂技术领域，具体而言，涉及一种双金属改性碳纳米管吸附剂、一种双金属改性碳纳米管吸附剂制备方法和一种双金属改性碳纳米管吸附剂的应用。

背景技术

随着制革业和纺织业的兴起，大量的有毒重金属作为与合成染料共存的污染物引入到地下水和地表水环境中，进而对海洋环境产生危害。相关技术中，一般采用离子交换、化学沉淀和电化学处理等常规物理和化学处理方法处理铬污染水。然而，这些方法通常包括单个和多个复杂阶段，处理高浓度金属废水效率低下，大规模应用成本高。因此，发展可持续的、经济有效的重金属去除处理技术是十分必要的。

碳纳米管所具有的特性使其在吸附领域得到了很广泛的运用。相比于活性炭，碳纳米管具有更大的比表面积，提供了大量的物理吸附的活性位点，而且碳纳米管又比活性炭具有更为特殊的原子尺寸，其所具有的吸附活性位点几乎可以和任何分子发生吸附反应。关于碳纳米管的制备及其吸附性能，国内外已经进行了部分研究，如专利201910880829.8（一种磁性掺氮碳纳米管水处理吸附剂及其制备方法）公开了一种以碳纳米管为母体的吸附剂的制备方法，合成的碳纳米管除水中氯代有机物吸附剂对水溶液中微量水中氯代有机物的吸附选择性有大幅度提高。

然而，碳纳米管对重金属的吸附能力并不理想，生产条件也较为苛刻。同时，由于碳纳米管一般以极细的颗粒（直径2-20nm左右，长径比可达100以上）存在，回收利用十分困难，难以直接实现工业化吸附应用。常规的碳纳米管吸附剂对重金属的选择性不佳，当水体中其它常见离子如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cu²⁺等浓度较高时，其对目标重金属离子的吸附选择性较差，应用成本较高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提供一种双金属改性碳纳米管吸附剂、一种双金属改性碳纳米管吸附剂的制备方法和一种双金属改性碳纳米管吸附剂的应用，在碳纳米管吸附剂的表面负载双金属，利用其特殊的结构和配位作用，提升吸附能力，吸附容量大，选择性强，应用于受污染水体中的重金属离子的高选择性去除。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的技术方案提供了一种双金属改性碳纳米管吸附剂，包括：基本结构，所述基本结构为碳纳米管；所述碳纳米管上键联具有吸附能力的功能基团；所述碳纳米管的表面负载功能性材料，负载在所述碳纳米管表面功能性材料的有效成分，包括Mg(OH)₂、Al(OH)₃、Fe(OH)₃中的一种或几种。

在上述技术方案中，优选地，所述碳纳米管表面键联的功能基团包括氨基、羟基、羧酸基中一种或几种。

在上述任一项技术方案中，优选地，双金属改性碳纳米管吸附剂的粒径为0.5mm-1.5mm，氨基、羟基、羧基的含量各为0.05 mmol/g -0.9 mmol/g。