專利名稱：一種腐殖酸改性納米碳管用于凈化含鉛廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈化含鉛廢水的方法，尤其涉及用腐殖酸改性納米碳管來凈化含
鉛廢水的方法。
背景技術(shù)：
重金屬污染是危害很大的水污染問題之一。重金屬不易降解，且能在生物組織內(nèi) 積累。對(duì)重金屬的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、蒸氣法、離子交換、電滲析、反滲透以及吸 附法。而吸附法是最具前景的處理方法之一。鉛是環(huán)境中存在的最毒的重金屬之一，并能 在生物體內(nèi)畜積，長期危害生物體。因此，有必要將其從污染廢水中去除。納米碳管(CNTs) 粒徑小，比表面積大，是一種良好的吸附劑。越來越多的研究表明，CNTs不僅對(duì)有機(jī)物具有 很好的吸附性能，也可成為一種良好的重金屬吸附劑。 腐殖酸來自動(dòng)植物殘?bào)w在自然界中的不完全分解，是一種無毒的天然大分子物 質(zhì)，在水體中廣泛存在。腐殖酸中富含羥基、羧基等極性功能團(tuán)，對(duì)重金屬離子(包括鉛) 具有很好的結(jié)合能力。用腐殖酸來改性CNTs，有望進(jìn)一步提高CNTs對(duì)重金屬離子的吸附性

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種腐殖酸改性納米碳管用于凈化含鉛廢水的方法。
本發(fā)明的腐殖酸改性納米碳管用于凈化含鉛廢水的方法，包括如下步驟
1)將腐殖酸用0. lmol/L的NaOH溶解，調(diào)pH = 7，加水配成質(zhì)量濃度為1000mg/L 的水溶液； 2)在上述水溶液中加入納米碳管，配制成納米碳管質(zhì)量濃度為2000mg/L的混合 液，室溫下振蕩至少3天，然后離心，去掉上層溶液，下層顆粒冷凍干燥，得到腐殖酸改性的 納米碳管； 3)將硝酸鉛加入蒸餾水配制成鉛離子質(zhì)量濃度為5-100mg/L的水溶液，作為模擬 的含鉛廢水； 4)在步驟3)配制的模擬含鉛廢水中加入腐殖酸改性的納米碳管，納米碳管質(zhì)量 濃度為625mg/L ; 5)將步驟4)的混合溶液于室溫和140轉(zhuǎn)/分的條件下振蕩3小時(shí)以上，即可去除 廢水中的鉛離子。 上述的腐殖酸可以是市售產(chǎn)品。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 1)本發(fā)明使用的腐殖酸是一類天然有機(jī)質(zhì)，容易獲取。 2)納米碳管對(duì)腐殖酸有很強(qiáng)的吸附能力，飽和吸附量大于100mg/g，因此可以很 容易獲得腐殖酸改性的納米碳管。 3)腐殖酸對(duì)鉛離子有良好的結(jié)合能力，腐殖酸改性的納米碳管對(duì)鉛的吸附能力優(yōu)于未改性的納米碳管對(duì)鉛的吸附能力。 4)改性后納米碳管對(duì)鉛離子在短時(shí)間內(nèi)就可達(dá)到吸附平衡。


圖1是納米碳管和腐殖酸改性的納米碳管(CNTs-1000)對(duì)模擬含鉛廢水中鉛離子 的吸附等溫線，其中"A"表示CNTs，"令"表示CNTs-1000。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1 1)將商品腐殖酸用0. lmol/L的NaOH溶解，調(diào)pH = 7，加水配成質(zhì)量濃度為 1000mg/L的水溶液。 2)在上述水溶液中加入納米碳管(管徑< 10nm，長度2-15ym)，配制成納米碳管 質(zhì)量濃度為2000mg/L的混合液，將裝有該混合液的容器放在振蕩器上，在室溫下140轉(zhuǎn)/ 分振蕩3天后，取出容器，將混合液離心，去掉上層溶液，下層顆粒冷凍干燥，得到腐殖酸改 性的納米碳管。 3)稱取5mg納米碳管和5mg腐殖酸改性的納米碳管分別置于8mL螺口樣品瓶中， 加入8mL、pH = 5、鉛離子質(zhì)量濃度為20mg/L的模擬含鉛廢水。蓋緊瓶蓋后，將樣品瓶放在 振蕩器內(nèi)，于室溫下140轉(zhuǎn)/分振蕩3小時(shí)，吸附達(dá)到平衡，然后離心，取上清液測定剩余 鉛離子濃度，計(jì)算得到納米碳管和腐殖酸改性的納米碳管對(duì)鉛離子的吸附量分別為為25. 8 和28. 8mg/g(吸附等溫線見圖1)。
實(shí)施例2 1)將商品腐殖酸用0. lmol/L的NaOH溶解，調(diào)pH = 7，加水配成質(zhì)量濃度為 1000mg/L的水溶液。 2)在上述水溶液中加入納米碳管(管徑< 10nm，長度2_15 y m)，配制成納米碳管 質(zhì)量濃度為2000mg/L的混合液，將裝有該混合液的容器放在振蕩器上，在室溫下140轉(zhuǎn)/ 分振蕩3天后，取出容器，將混合液離心，去掉上層溶液，下層顆粒冷凍干燥，得到腐殖酸改 性的納米碳管。 3)稱取5mg納米碳管和5mg腐殖酸改性的納米碳管分別置于8mL螺口樣品瓶中， 加入8mL、pH = 5、鉛離子質(zhì)量濃度為30mg/L的模擬含鉛廢水。蓋緊瓶蓋后，將樣品瓶放在 振蕩器內(nèi)，于室溫下140轉(zhuǎn)/分振蕩3小時(shí)，吸附達(dá)到平衡，然后離心，取上清液測定剩余 鉛離子濃度，計(jì)算得到納米碳管和腐殖酸改性的納米碳管對(duì)鉛離子的吸附量分別為為26. 7 和37. 3mg/g(吸附等溫線見圖1)。
實(shí)施例3 1)將商品腐殖酸用0. lmol/L的NaOH溶解，調(diào)pH = 7，加水配成質(zhì)量濃度為 1000mg/L的水溶液。 2)在上述水溶液中加入納米碳管(管徑< 10nm，長度2_15 y m)，配制成納米碳管 質(zhì)量濃度為2000mg/L的混合液，將裝有該混合液的容器放在振蕩器上，在室溫下140轉(zhuǎn)/ 分振蕩3天后，取出容器，將混合液離心，去掉上層溶液，下層顆粒冷凍干燥，得到腐殖酸改性的納米碳管。 3)稱取5mg納米碳管和5mg腐殖酸改性的納米碳管分別置于8mL螺口樣品瓶中， 加入8mL、pH = 5、鉛離子質(zhì)量濃度為40mg/L的模擬含鉛廢水。蓋緊瓶蓋后，將樣品瓶放在 振蕩器內(nèi)，于室溫下140轉(zhuǎn)/分振蕩3小時(shí)，吸附達(dá)到平衡，然后離心，取上清液測定剩余 鉛離子濃度，計(jì)算得到納米碳管和腐殖酸改性的納米碳管對(duì)鉛離子的吸附量分別為為27. 2 和40. 2mg/g(吸附等溫線見圖1)。
實(shí)施例4 1)將商品腐殖酸用0. lmol/L的NaOH溶解，調(diào)pH = 7，加水配成質(zhì)量濃度為 1000mg/L的水溶液。 2)在上述水溶液中加入納米碳管(管徑< 10nm，長度2_15 y m)，配制成納米碳管 質(zhì)量濃度為2000mg/L的混合液，將裝有該混合液的容器放在振蕩器上，在室溫下140轉(zhuǎn)/ 分振蕩3天后，取出容器，將混合液離心，去掉上層溶液，下層顆粒冷凍干燥，得到腐殖酸改 性的納米碳管。 3)稱取5mg納米碳管和5mg腐殖酸改性的納米碳管分別置于8mL螺口樣品瓶中， 加入8mL、pH = 5、鉛離子質(zhì)量濃度為60mg/L的模擬含鉛廢水。蓋緊瓶蓋后，將樣品瓶放在 振蕩器內(nèi)，于室溫下140轉(zhuǎn)/分振蕩3小時(shí)，吸附達(dá)到平衡，然后離心，取上清液測定剩余 鉛離子濃度，計(jì)算得到納米碳管和腐殖酸改性的納米碳管對(duì)鉛離子的吸附量分別為為26. 8 和41. 9mg/g(吸附等溫線見圖1)?？梢姼乘岣男缘募{米碳管對(duì)含鉛廢水的凈化效果隨腐 殖酸濃度的增加而提高。
實(shí)施例5 1)將商品腐殖酸用0. lmol/L的NaOH溶解，調(diào)pH = 7，加水配成質(zhì)量濃度為 1000mg/L的水溶液。 2)在上述水溶液中加入納米碳管(管徑< 10nm，長度2_15 y m)，配制成納米碳管 質(zhì)量濃度為2000mg/L的混合液，將裝有該混合液的容器放在振蕩器上，在室溫下140轉(zhuǎn)/ 分振蕩3天后，取出容器，將混合液離心，去掉上層溶液，下層顆粒冷凍干燥，得到腐殖酸改 性的納米碳管。 3)稱取5mg納米碳管和5mg腐殖酸改性的納米碳管分別置于8mL螺口樣品瓶中， 加入8mL、pH = 5、鉛離子質(zhì)量濃度為80mg/L模的擬含鉛廢水。蓋緊瓶蓋后，將樣品瓶放在 振蕩器內(nèi)，于室溫下140轉(zhuǎn)/分振蕩3小時(shí)，吸附達(dá)到平衡，然后離心，取上清液測定剩余 鉛離子濃度，計(jì)算得到納米碳管和腐殖酸改性的納米碳管對(duì)鉛離子的吸附量分別為為27. 6 和42. 3mg/g(吸附等溫線見圖1)。可見腐殖酸改性的納米碳管對(duì)含鉛廢水的凈化效果隨腐
殖酸濃度的增加而提高。
實(shí)施例6 1)將商品腐殖酸用0. lmol/L的NaOH溶解，調(diào)pH = 7，加水配成質(zhì)量濃度為 1000mg/L的水溶液。 2)在上述水溶液中加入納米碳管(管徑< 10nm，長度2-15ym)，配制成納米碳管 質(zhì)量濃度為2000mg/L的混合液，將裝有該混合液的容器放在振蕩器上，在室溫下140轉(zhuǎn)/ 分振蕩3天后，取出容器，將混合液離心，去掉上層溶液，下層顆粒冷凍干燥，得到腐殖酸改 性的納米碳管。
3)稱取5mg納米碳管和5mg腐殖酸改性的納米碳管分別置于8mL螺口樣品瓶中， 加入8mL、 pH = 5、鉛離子質(zhì)量濃度為100mg/L的模擬含鉛廢水。蓋緊瓶蓋后，將樣品瓶放 在振蕩器內(nèi)，于室溫下140轉(zhuǎn)/分振蕩3小時(shí)，吸附達(dá)到平衡，然后離心，取上清液測定剩余 鉛離子濃度，計(jì)算得到納米碳管和腐殖酸改性的納米碳管對(duì)鉛離子的吸附量分別為為27. 9 和41. 5mg/g(吸附等溫線見圖1)?？梢姼乘岣男缘募{米碳管對(duì)含鉛廢水的凈化效果隨腐 殖酸濃度的增加而提高。 比較以上實(shí)施例，可知腐殖酸改性的納米碳管對(duì)鉛的吸附能力優(yōu)于未改性的納米 碳管對(duì)鉛的吸附能力。
權(quán)利要求
一種腐殖酸改性納米碳管用于凈化含鉛廢水的方法，其特征在于包括如下步驟1)將腐殖酸用0.1mol/L的NaOH溶解，調(diào)pH＝7，加水配成質(zhì)量濃度為1000mg/L的水溶液；2)在上述水溶液中加入納米碳管，配制成納米碳管質(zhì)量濃度為2000mg/L的混合液，室溫下振蕩至少3天，然后離心，去掉上層溶液，下層顆粒冷凍干燥，得到腐殖酸改性的納米碳管；3)將硝酸鉛加入蒸餾水配制成鉛離子質(zhì)量濃度為5-100mg/L的水溶液，作為模擬的含鉛廢水；4)在步驟3)配制的模擬含鉛廢水中加入腐殖酸改性的納米碳管，納米碳管質(zhì)量濃度為625mg/L；5)將步驟4)的混合溶液于室溫和140轉(zhuǎn)/分的條件下振蕩3小時(shí)以上，即可去除廢水中的鉛離子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的腐殖酸改性納米碳管用于凈化含鉛廢水的方法，其特征在于 腐殖酸為市售產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種腐殖酸改性納米碳管用于凈化含鉛廢水的方法，步驟如下將腐殖酸配成質(zhì)量濃度為1000mg/L的水溶液，然后加入納米碳管，配制成納米碳管質(zhì)量濃度為2000mg/L的混合液，室溫下振蕩至少3天后離心，去掉上層溶液，下層顆粒冷凍干燥，得腐殖酸改性的納米碳管；將腐殖酸改性的納米碳管加入含鉛廢水中，于室溫下振蕩3小時(shí)以上，即可去除廢水中的鉛離子。本發(fā)明使用的腐殖酸是一類無毒的天然產(chǎn)物，可促進(jìn)納米碳管吸附鉛離子，且使用條件較寬，可在廢水處理領(lǐng)域推廣使用。
文檔編號(hào)C02F1/28GK101708873SQ20091015412
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者林道輝, 田小利 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)