CN101450822A - 一种纳米复合物、该纳米复合物在处理酚类废水中的应用及其应用方法 - Google Patents

一种纳米复合物、该纳米复合物在处理酚类废水中的应用及其应用方法 Download PDF

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樊春海
左小磊
胡钧
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Abstract

本发明属于水处理领域，具体涉及一种纳米复合物、该纳米复合物在处理酚类废水中的应用及其应用方法。所述纳米复合物由碳纳米管和磁性纳米颗粒混合而成，两者的混合比例以质量比表示为1∶10～1∶2。本发明还提供所述的纳米复合物在处理酚类废水中的应用。所述的纳米复合物在处理酚类废水中的应用方法包括以下步骤：a)将纳米复合物按照一定比例加入到酚类废水中。b)加入一定浓度的过氧化氢，处理0.5～5小时。c)将纳米复合物经吸附分离。

Description

一种纳米复合物、该纳米复合物在处理酚类废水中的应用及其应用方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种纳米复合物、该纳米复合物在处理酚类废水中的应用及其应用方法。
背景技术
酚类废水可引发一系列水体污染、生态环境恶化、威胁人体健康以及阻碍相关工业发展等问题，目前世界各国特别是包括中国在内的发展中国家尤为严重。
中国专利CN85104016采用活性碳纤维处理含酚废水及其再生方法，但是存在的问题是酚类在初始阶段没有被分解，导致后面还须对活性碳纤维高温加热才能消除酚类。专利CN89101914.6采用酸催化、加热搅拌回流反应，随后加入碱中和过滤、焚渣进行处理，专利CN03151224.0采用通过电解，在阳极上放电产生强氧化基团——羟基自由基(·OH)、阴极得到电子形成H2O2，阴阳两极协同作用实现对苯酚污染物氧化分解，以上工艺存在操作过程过于复杂，能耗高等问题。专利CN200410020409.6采用Fe2O3/Al2O3催化剂与双氧水(过氧化氢)配合使用，能较好的降解酚类有机物，但是在常温下酚类去除率较低，需要在较高温度下才能有很好的去除率。单纯利用双氧水降解水中酚类有机物的技术一般需要其他的辅助手段使双氧水分解产生自由基，才能起到一定的降解作用，使得处理过程中需要增加额外的处理设备。例如专利CN200410053425.5采用了一种带有UV灯的反应器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是利用纳米复合物的高效催化特性，提供一种纳米复合物，并将该纳米复合物应用于处理酚类废水的方法中，从而克服现有技术中的缺点，实现操作过程简单、快速、低能耗、无须特定装备的酚类废水处理方法。
本发明提供一种纳米复合物，其特征在于，所述纳米复合物由碳纳米管和磁性纳米颗粒混合而成，两者的混合比例以质量比表示为1：10～1：2。
所述的碳纳米管采用直径小于100nm的多壁碳纳米管。更优选的多壁碳纳米管的直径可以是30～50nm。
所述的磁性纳米颗粒为磁性四氧化三铁颗粒，更优选的磁性四氧化三铁颗粒粒径小于100nm。所述的碳纳米管和磁性纳米颗粒的混合比例(质量比)优选的是1：5。
本发明还提供所述的纳米复合物在处理酚类废水中的应用。
所述的纳米复合物在处理酚类废水中的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将纳米复合物按照一定比例加入到酚类废水中，
b)加入一定浓度的过氧化氢，处理0.5～5小时，
c)将纳米复合物经吸附分离。
步骤a中，将所述纳米复合物按照以下比例加入到酚类废水中：在酚类质量浓度为0.2～4g·L-1的范围内，所述纳米复合物与酚类废水的比例以质量比表示为1：500～10：500，优选比例为3：500。
步骤b中，所述的过氧化氢在酚类废水中的浓度为100mM～800mM，处理0.5～5小时。
步骤c中，将纳米复合物优选经磁吸附法吸附分离。
具体实施方式
下面用实施例进一步说明本发明的工作流程和功效，但本发明并不受其限制。
实施例1
第一步，将直径为20nm的多壁碳纳米管、颗粒为直径为30nm的磁性四氧化三铁，按照质量比1：5混合。
第二步，含苯酚终浓度为0.25g·L-1的溶液与第一步的纳米复合物按照质量比500：3混合。
第三步，在第二步溶液中加入过氧化氢，使得过氧化氢的浓度为500mM，混匀，静置3小时。
第四步，对第三步溶液采用磁吸附法将水中的纳米复合物与溶液分离。
第五步，测定第四步溶液中苯酚浓度(采用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度)，计算苯酚去除率为100％。
实施例2
第一步，将直径为30nm的多壁碳纳米管、颗粒为直径为50nm的磁性四氧化三铁，按照质量比1：10混合。
第二步，含苯酚终浓度为0.25g·L-1的溶液与第一步的纳米复合物按照质量比500：3混合。
第三步，在第二步溶液中加入过氧化氢，使得过氧化氢的浓度为500mM。混匀，静置0.5小时。
第四步，对第三步溶液采用磁吸附法将水中的纳米复合物与溶液分离。
第五步，测定第四步溶液中苯酚浓度(采用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度)，计算苯酚去除率为87.4％。
与实施例1相比，本实施例中多壁碳纳米管、磁性纳米颗粒按照质量比1：10混合，处理时间减少，苯酚去除率稍有下降。
实施例3
第一步，将直径为50nm的多壁碳纳米管、颗粒为直径为50nm的磁性四氧化三铁，按照质量比1：2混合。
第二步，含苯酚终浓度为0.25g·L-1的溶液与第一步的纳米复合物按照质量比500：3混合。
第三步，在第二步溶液中加入过氧化氢，使得过氧化氢的浓度为100mM。混匀，静置3小时。
第四步，对第三步溶液采用磁吸附法将水中的纳米复合物与溶液分离。
第五步，测定第四步溶液中苯酚浓度(采用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度)，计算苯酚去除率为89.6％。
与实施例1相比，本实施例中多壁碳纳米管、磁性纳米颗粒按照质量比1：2混合，降低过氧化氢浓度，苯酚去除率稍有下降。
实施例4
第一步，将直径为30nm的多壁碳纳米管、颗粒为直径为80nm的磁性四氧化三铁，按照质量比1：5混合。
第二步，含苯酚终浓度为1g·L-1的溶液与第一步的纳米复合物按照质量比500：3混合。
第三步，在第二步溶液中加入过氧化氢，使得过氧化氢的浓度为500mM。混匀，静置3小时。
第四步，对第三步溶液采用磁吸附法将水中的纳米复合物与溶液分离。
第五步，测定第四步溶液中苯酚浓度(采用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度)，计算苯酚去除率为100％。
与实施例1相比，本实施例中苯酚浓度提高至实施例1的4倍，说明本发明可以适用于较宽的苯酚浓度范围。
实施例5
第一步，将直径为30nm的多壁碳纳米管、颗粒为直径为80nm的磁性四氧化三铁，按照质量比1：5混合。
第二步，含苯酚终浓度为3.8g·L-1的溶液与第一步的纳米复合物按照质量比500：3混合。
第三步，在第二步溶液中加入过氧化氢，使得过氧化氢的浓度为800mM。混匀，静置5小时。
第四步，对第三步溶液采用磁吸附法将水中的纳米复合物与溶液分离。
第五步，测定第四步溶液中苯酚浓度(采用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度)，计算苯酚去除率为100％。
与实施例1相比，本实施例中苯酚浓度提高至实施例1的16倍，处理时间延长，增加了过氧化氢浓度。说明本发明可以适用于较宽的苯酚浓度范围。
实施例6
第一步，将直径为90nm的多壁碳纳米管、颗粒为直径为90nm的磁性四氧化三铁)按照质量比1：5混合。
第二步，含苯酚终浓度为0.25g·L-1的溶液与第一步的纳米复合物按照质量比500：3混合。
第三步，静置3小时。
第四步，对第三步溶液采用磁吸附法将水中的纳米复合物与溶液分离。
第五步，测定第四步溶液中苯酚浓度(采用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度)，计算苯酚去除率为20.5％。
与实施例1相比，本实施例中没有加入过氧化氢，苯酚去除率显著下降。
实施例7
第一步，含苯酚终浓度为0.25g·L-1的溶液与颗粒为直径为90nm的磁性四氧化三铁，按照质量比1000：5混合。
第二步，在第一步溶液中加入过氧化氢，使得过氧化氢的浓度为500mM。混匀，静置3小时。
第三步，对第二步溶液采用磁吸附法将水中的纳米复合物与溶液分离。
第四步，测定第三步溶液中苯酚浓度(采用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度)，计算苯酚去除率为53.5％。
与实施例1相比，本实施例中没有加入碳纳米管，苯酚去除率显著下降。

Claims (10)

1、一种纳米复合物，其特征在于，所述纳米复合物由碳纳米管和磁性纳米颗粒混合而成，两者的混合比例以质量比表示为1：10～1：2。
2、根据权利要求1所述的纳米复合物，其特征在于，碳纳米管和磁性纳米颗粒的混合比例以质量比表示为1：5。
3、根据权利要求1所述的纳米复合物，其特征在于，所述的碳纳米管为直径小于100nm的多壁碳纳米管。
4、根据权利要求1～3任一项所述的纳米复合物，其特征在于，所述的磁性纳米颗粒为磁性四氧化三铁颗粒。
5、根据权利要求4所述的纳米复合物，其特征在于，所述的磁性四氧化三铁颗粒粒径小于100nm。
6、权利要求1～3、5任一项所述的纳米复合物在处理酚类废水中的应用。
7、权利要求4所述的纳米复合物在处理酚类废水中的应用。
8、根据权利要求6所述的纳米复合物在处理酚类废水中的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将所述纳米复合物按照以下比例加入到酚类废水中：在酚类质量浓度为0.2～4g·L-1的范围内，所述纳米复合物与酚类废水的比例以质量比表示为1：500～10：500；
b)加入以下浓度的过氧化氢，处理0.5～5小时，所述的过氧化氢在酚类废水中的浓度为100mM～800mM；
c)将纳米复合物经吸附分离。
9、根据权利要求7所述的纳米复合物在处理酚类废水中的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将所述纳米复合物按照以下比例加入到酚类废水中：在酚类质量浓度为0.2～4g·L-1的范围内，所述纳米复合物与酚类废水的比例以质量比表示为1：500～10：500；
b)加入以下浓度的过氧化氢，处理0.5～5小时，所述的过氧化氢在酚类废水中的浓度为100mM～800mM；
c)将纳米复合物经吸附分离。
10、根据权利要求8、9任一项所述的纳米复合物在处理酚类废水中的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将所述纳米复合物按照以下比例加入到酚类废水中：在酚类质量浓度为0.2～4g·L-1的范围内，所述纳米复合物与酚类废水的比例以质量比表示为3：500，
b)加入以下浓度的过氧化氢，处理0.5～5小时，所述的过氧化氢在酚类废水中的浓度为500mM，
c)将纳米复合物经磁吸附法吸附分离。
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