海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410415450.7

申请日:

2014.08.22

公开号:

CN104174372A

公开日:

2014.12.03

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效 IPC(主分类):B01J 20/24申请日:20140822|||专利申请权的转移IPC(主分类):B01J20/24变更事项:申请人变更前权利人:韩嘉欣变更后权利人:万洪善变更事项:地址变更前权利人:222000 江苏省连云港市新浦区海连中路66-1号楼四单元502室变更后权利人:222000 江苏省连云港市新浦区花果山大道晨光路2号连云港职业技术学院变更事项:申请人变更后权利人:韩嘉欣登记生效日:20150331|||著录事项变更IPC(主分类):B01J20/24变更事项:发明人变更前:韩嘉欣 万洪善变更后:万洪善 韩嘉欣|||公开

IPC分类号:

B01J20/24; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/58

主分类号:

B01J20/24

申请人:

韩嘉欣

发明人:

韩嘉欣; 万洪善

地址:

222000 江苏省连云港市新浦区海连中路66-1号楼四单元502室

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明公开了一种海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法,海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法如下:(1)配制质量分数为1-3%的海藻酸钠水溶液;(2)将羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺混合加入蒸馏水中,超声分散20-40min,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中,再混合超声30-50min,然后在室温下磁力搅拌均匀,再往溶液中加入氯化钙溶液,反应5h,反应结束后,用去离子水冲洗,脱盐2h,然后置于真空烘箱中,在50℃下干燥24h,即可得到本发明的海藻酸钠-碳纳米管凝胶。本发明的方法具有方法简单,安全环保,无污染的优点,并且本发明的方法制备的海藻酸钠-碳纳米管凝胶对水中磷具有很好的去除效果。

权利要求书

1.  一种海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于:所述方法的具体步骤如下:
(1)配制质量分数为1-3%的海藻酸钠水溶液;
(2)将羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺混合加入蒸馏水中,超声分散20-40min,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中,再混合超声30-50min,然后在室温下磁力搅拌均匀,再往溶液中加入氯化钙溶液,反应5h,反应结束后,用去离子水冲洗,脱盐2h,然后置于真空烘箱中,在50℃下干燥24h,即可得到本发明的海藻酸钠-碳纳米管凝胶。

2.
  如权利要求1所述的海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,配制质量分数为2%的海藻酸钠水溶液。

3.
  如权利要求1所述的海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺的质量比为0.5∶0.025。

4.
  如权利要求1所述的海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,蒸馏水与海藻酸钠水溶液的体积比为20∶40。

5.
  如权利要求1所述的海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,氯化钙溶液的质量分数为5%,氯化钙溶液与羧基化碳纳米管的质量比为1000∶0.5。

6.
  如权利要求1所述的海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,将羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基 丙基)碳化二亚胺混合加入蒸馏水中,超声分散30min,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中,再混合超声40min。

7.
  如权利要求1-6任一项所述的方法制备的海藻酸钠-碳纳米管凝胶去除水中磷的方法,其特征在于:所述方法的具体步骤如下:将权利要求1-6任一项所述的方法制备的海藻酸钠-碳纳米管凝胶加入到含磷水溶液中,海藻酸钠-碳纳米管凝胶的加入量为1-2g/L,调节pH至5-8,然后在温度20-30℃下,以100-300r/min转速振荡2-4h。

8.
  如权利要求7所述的方法,其特征在于:海藻酸钠-碳纳米管凝胶的加入量为1.25g/L。

9.
  如权利要求7所述的方法,其特征在于:调节pH至6.5。

10.
  如权利要求7所述的方法,其特征在于:在温度25℃下,以200r/min转速振荡3h。

说明书

海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,尤其涉及一种海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法。
背景技术
作为引起水体富营养化的主要元素之一,废水中磷的去除受到越来越多的关注,各种方法已用于污水中的磷去除,其中吸附法除磷是研究较多的一种实用除磷方法。碳纳米管作为一种新型的碳材料,具有比表面积大,吸附容量不溶性等理化性质又限制了应用。通过对CNTs修饰、改性以提高其性能。改性后碳纳米管,由于其微结构发生变化,使碳纳米管具有更优异的吸附特性,并开始引起了重视。
海藻酸钠(Alginate sodium,SAL)是自然界广泛存在的多糖,由于其出色的生物相容性,具有廉价、水溶性、无毒、生物亲和性以及生物可降解性等优点,并且在水中可产生大量的羟基基团,能很好地对纳米材料进行改性。
发明内容
本发明提供了一种海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法。
本发明采用如下技术方案:
本发明的海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法的具体步骤如下:
(1)配制质量分数为1-3%的海藻酸钠水溶液;
(2)将羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚 胺混合加入蒸馏水中,超声分散20-40min,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中,再混合超声30-50min,然后在室温下磁力搅拌均匀,再往溶液中加入氯化钙溶液,反应5h,反应结束后,用去离子水冲洗,脱盐2h,然后置于真空烘箱中,在50℃下干燥24h,即可得到本发明的海藻酸钠-碳纳米管凝胶。
步骤(1)中,优选配制质量分数为2%的海藻酸钠水溶液。
步骤(2)中,羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺的质量比为0.5∶0.025。
步骤(2)中,蒸馏水与海藻酸钠水溶液的体积比为20∶40。
步骤(2)中,氯化钙溶液的质量分数为5%,氯化钙溶液与羧基化碳纳米管的质量比为1000∶0.5。
步骤(2)中,优选将羧基化碳纳米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺混合加入蒸馏水中,超声分散30min,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中,再混合超声40min。
利用本发明的方法制备的海藻酸钠-碳纳米管凝胶去除水中磷的方法的具体步骤如下:将海藻酸钠-碳纳米管凝胶加入到含磷水溶液中,海藻酸钠-碳纳米管凝胶的加入量为1-2g/L,调节pH至5-8,然后在温度20-30℃下,以100-300r/min转速振荡2-4h。
海藻酸钠-碳纳米管凝胶的加入量优选为1.25g/L。
优选调节pH至6.5。
优选在温度25℃下,以200r/min转速振荡3h。
本发明的积极效果如下:
本发明的海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备方法具有方法简单,安全环保,无污染的优点,并且本发明的方法制备的海藻酸钠-碳纳米管凝胶对水中磷具有很好的去除效果,解决了由于碳纳米管的微小尺寸在水处理过程中造成的弊端,从而有效地促进了碳纳米管的应用。
附图说明
图1为不同溶液pH对吸附率的影响。
图2为不同海藻酸钠-碳纳米管凝胶用量对吸附率的影响。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
实施例1
海藻酸钠-碳纳米管凝胶的制备
配制2%(质量分数)海藻酸钠水溶液40mL,称取0.5g的羧基化碳纳米管(MWCNT-COOH)和微量的(0.25g)1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺混合加入蒸馏水(20毫升)中,超声分散30min使碳纳米管均匀分散于水溶液,将碳纳米管分散液加入到上述海藻酸钠溶液中,混合超声40min,室温磁力搅拌均匀,快速倒入到质量分数为5%的氯化钙溶液(1000mL)中,反应(5h)后,取出,表面用去离子水反复冲洗,脱盐2h,去除表面残留的无机盐和其它杂质,真空烘箱中设置温度为50℃干燥24h,备用。
海藻酸钠-碳纳米管凝胶去除水中磷
将海藻酸钠-碳纳米管凝胶加入到含磷水溶液中,海藻酸钠-碳纳米管凝胶的加入量为1-2g/L,调节pH至5-8,然后在温度25℃下, 以200r/min转速振荡2-4h。
离心分离10min(7200r/min)。取上清液,用0.45的滤膜过滤,滤液用钼酸铵分光光度法,吸收波长为700nm,测定反应结束时磷的平衡浓度。依据公式1计算对磷酸根的吸附量。
q=(C0-Ceq)□V/W                (1)
式中:q为吸附容量(mg/g),C0为磷的初始浓度(mg/L),Ceq为吸附后溶液中磷的浓度(mg/L),V为溶液的体积(L),W为吸附剂用量(g)。
图1为不同溶液pH对吸附率的影响,由图1可知,pH在6.5附近,海藻酸钠-碳纳米管凝胶对水中磷的吸附率较大,为77.8%。
图2为不同海藻酸钠-碳纳米管凝胶用量对吸附率的影响,由图2可知,当海藻酸钠-碳纳米管凝胶的投加量在0.0~1.25g/L范围内时,吸附率随其投加量增大而急剧增加,这是由于吸附剂的量增多,增加了有效官能团和吸附的活性位点,当海藻酸钠-碳纳米管凝胶投加量为1.25g/L时,吸附率达到82.5%,继续增大投加量,磷去除率变化不大。所以从经济角度考虑,并不是吸附剂量越大越好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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1、10申请公布号CN104174372A43申请公布日20141203CN104174372A21申请号201410415450722申请日20140822B01J20/24200601B01J20/30200601C02F1/28200601C02F1/5820060171申请人韩嘉欣地址222000江苏省连云港市新浦区海连中路661号楼四单元502室72发明人韩嘉欣万洪善54发明名称海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法57摘要本发明公开了一种海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法,海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法如下1配制质量分数为13的海藻酸钠水溶液;2将羧基化碳纳米管。

2、和1乙基33二甲基氨基丙基碳化二亚胺混合加入蒸馏水中,超声分散2040MIN,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中,再混合超声3050MIN,然后在室温下磁力搅拌均匀,再往溶液中加入氯化钙溶液,反应5H,反应结束后,用去离子水冲洗,脱盐2H,然后置于真空烘箱中,在50下干燥24H,即可得到本发明的海藻酸钠碳纳米管凝胶。本发明的方法具有方法简单,安全环保,无污染的优点,并且本发明的方法制备的海藻酸钠碳纳米管凝胶对水中磷具有很好的去除效果。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN1041743。

3、72ACN104174372A1/1页21一种海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于所述方法的具体步骤如下1配制质量分数为13的海藻酸钠水溶液;2将羧基化碳纳米管和1乙基33二甲基氨基丙基碳化二亚胺混合加入蒸馏水中,超声分散2040MIN,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中,再混合超声3050MIN,然后在室温下磁力搅拌均匀,再往溶液中加入氯化钙溶液,反应5H,反应结束后,用去离子水冲洗,脱盐2H,然后置于真空烘箱中,在50下干燥24H,即可得到本发明的海藻酸钠碳纳米管凝胶。2如权利要求1所述的海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于步骤1中,配制质量分数为2的海藻酸钠水溶液。3如权。

4、利要求1所述的海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于步骤2中,羧基化碳纳米管和1乙基33二甲基氨基丙基碳化二亚胺的质量比为050025。4如权利要求1所述的海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于步骤2中,蒸馏水与海藻酸钠水溶液的体积比为2040。5如权利要求1所述的海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于步骤2中,氯化钙溶液的质量分数为5,氯化钙溶液与羧基化碳纳米管的质量比为100005。6如权利要求1所述的海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法,其特征在于步骤2中,将羧基化碳纳米管和1乙基33二甲基氨基丙基碳化二亚胺混合加入蒸馏水中,超声分散30MIN,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液。

5、中,再混合超声40MIN。7如权利要求16任一项所述的方法制备的海藻酸钠碳纳米管凝胶去除水中磷的方法,其特征在于所述方法的具体步骤如下将权利要求16任一项所述的方法制备的海藻酸钠碳纳米管凝胶加入到含磷水溶液中,海藻酸钠碳纳米管凝胶的加入量为12G/L,调节PH至58,然后在温度2030下,以100300R/MIN转速振荡24H。8如权利要求7所述的方法,其特征在于海藻酸钠碳纳米管凝胶的加入量为125G/L。9如权利要求7所述的方法,其特征在于调节PH至65。10如权利要求7所述的方法,其特征在于在温度25下,以200R/MIN转速振荡3H。权利要求书CN104174372A1/3页3海藻酸钠碳。

6、纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法技术领域0001本发明涉及水处理技术领域,尤其涉及一种海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法。背景技术0002作为引起水体富营养化的主要元素之一,废水中磷的去除受到越来越多的关注,各种方法已用于污水中的磷去除,其中吸附法除磷是研究较多的一种实用除磷方法。碳纳米管作为一种新型的碳材料,具有比表面积大,吸附容量不溶性等理化性质又限制了应用。通过对CNTS修饰、改性以提高其性能。改性后碳纳米管,由于其微结构发生变化,使碳纳米管具有更优异的吸附特性,并开始引起了重视。0003海藻酸钠ALGINATESODIUM,SAL是自然界广泛存在的多糖,由于其出色的。

7、生物相容性,具有廉价、水溶性、无毒、生物亲和性以及生物可降解性等优点,并且在水中可产生大量的羟基基团,能很好地对纳米材料进行改性。发明内容0004本发明提供了一种海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法及去除水中磷的方法。0005本发明采用如下技术方案0006本发明的海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法的具体步骤如下00071配制质量分数为13的海藻酸钠水溶液;00082将羧基化碳纳米管和1乙基33二甲基氨基丙基碳化二亚胺混合加入蒸馏水中,超声分散2040MIN,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中,再混合超声3050MIN,然后在室温下磁力搅拌均匀,再往溶液中加入氯化钙溶液,反应5H,反应结束后,用去离子。

8、水冲洗,脱盐2H,然后置于真空烘箱中,在50下干燥24H,即可得到本发明的海藻酸钠碳纳米管凝胶。0009步骤1中,优选配制质量分数为2的海藻酸钠水溶液。0010步骤2中,羧基化碳纳米管和1乙基33二甲基氨基丙基碳化二亚胺的质量比为050025。0011步骤2中,蒸馏水与海藻酸钠水溶液的体积比为2040。0012步骤2中,氯化钙溶液的质量分数为5,氯化钙溶液与羧基化碳纳米管的质量比为100005。0013步骤2中,优选将羧基化碳纳米管和1乙基33二甲基氨基丙基碳化二亚胺混合加入蒸馏水中,超声分散30MIN,分散均匀后将分散液加入海藻酸钠水溶液中,再混合超声40MIN。0014利用本发明的方法制备。

9、的海藻酸钠碳纳米管凝胶去除水中磷的方法的具体步骤如下将海藻酸钠碳纳米管凝胶加入到含磷水溶液中,海藻酸钠碳纳米管凝胶的加入量为12G/L,调节PH至58,然后在温度2030下,以100300R/MIN转速振荡24H。说明书CN104174372A2/3页40015海藻酸钠碳纳米管凝胶的加入量优选为125G/L。0016优选调节PH至65。0017优选在温度25下,以200R/MIN转速振荡3H。0018本发明的积极效果如下0019本发明的海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备方法具有方法简单,安全环保,无污染的优点,并且本发明的方法制备的海藻酸钠碳纳米管凝胶对水中磷具有很好的去除效果,解决了由于碳纳米管的微。

10、小尺寸在水处理过程中造成的弊端,从而有效地促进了碳纳米管的应用。附图说明0020图1为不同溶液PH对吸附率的影响。0021图2为不同海藻酸钠碳纳米管凝胶用量对吸附率的影响。具体实施方式0022下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。0023实施例10024海藻酸钠碳纳米管凝胶的制备0025配制2质量分数海藻酸钠水溶液40ML,称取05G的羧基化碳纳米管MWCNTCOOH和微量的025G1乙基33二甲基氨基丙基碳化二亚胺混合加入蒸馏水20毫升中,超声分散30MIN使碳纳米管均匀分散于水溶液,将碳纳米管分散液加入到上述海藻酸钠溶液中,混合超声40MIN,室温磁力搅拌均匀,快速倒入到质量分数为5的氯。

11、化钙溶液1000ML中,反应5H后,取出,表面用去离子水反复冲洗,脱盐2H,去除表面残留的无机盐和其它杂质,真空烘箱中设置温度为50干燥24H,备用。0026海藻酸钠碳纳米管凝胶去除水中磷0027将海藻酸钠碳纳米管凝胶加入到含磷水溶液中,海藻酸钠碳纳米管凝胶的加入量为12G/L,调节PH至58,然后在温度25下,以200R/MIN转速振荡24H。0028离心分离10MIN7200R/MIN。取上清液,用045的滤膜过滤,滤液用钼酸铵分光光度法,吸收波长为700NM,测定反应结束时磷的平衡浓度。依据公式1计算对磷酸根的吸附量。0029QC0CEQV/W10030式中Q为吸附容量MG/G,C0为磷。

12、的初始浓度MG/L,CEQ为吸附后溶液中磷的浓度MG/L,V为溶液的体积L,W为吸附剂用量G。0031图1为不同溶液PH对吸附率的影响,由图1可知,PH在65附近,海藻酸钠碳纳米管凝胶对水中磷的吸附率较大,为778。0032图2为不同海藻酸钠碳纳米管凝胶用量对吸附率的影响,由图2可知,当海藻酸钠碳纳米管凝胶的投加量在00125G/L范围内时,吸附率随其投加量增大而急剧增加,这是由于吸附剂的量增多,增加了有效官能团和吸附的活性位点,当海藻酸钠碳纳米管凝胶投加量为125G/L时,吸附率达到825,继续增大投加量,磷去除率变化不大。所以从经济角度考虑,并不是吸附剂量越大越好。说明书CN104174372A3/3页50033尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。说明书CN104174372A1/1页6图1图2说明书附图CN104174372A。

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