CN106799206B - 一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纳米管‑分子筛复合物的制备方法：S1、将分子筛与磷酸投入反应釜中，反应釜中的溶剂将分子筛完全浸没，而后将反应釜内环境升温至100‑150℃反应12‑18h，反应完毕后自然降温至室温；S2、向反应釜中投入碳纳米管，并加入模板剂，在保护气氛环境下常温搅拌反应5‑8h，反应完毕后，过滤出产物并用去离子水清洗、干燥；S3、干燥后的产物置于400‑600℃下高温煅烧1‑3h，即得碳纳米管‑分子筛复合物。有首先对分子筛进行酸化处理，优化其性能，使得碳纳米管能够在模板剂的导向作用下更加有序、快速地进入分子筛的孔隙内表面，从而优化了水处理效果，尤其是对水中的抗生素具有较好的吸附和去除作用。

Description

一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种复合物的制备，具体涉及一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法和应用；属于新材料技术领域。
背景技术
随着工农业的迅猛发展，产生的大量废水对自然环境和人体等造成了极大危害。农业和工业废水中含有大量机污染物，例如，抗生素、腐植酸等，对环境带来了严重破坏。富含高浓度有机物的废水来源多、排放量大，未经处理或处理不完全的废水会给环境造成极大的危害。因此，高浓度有机污染物的处理现已备受人们的关注，我国已将有机物纳入“十二五”的总量控制指标中。
1932年，McBain提出了“分子筛”的概念。分子筛具体是指具有均匀的微孔、其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等，因此在治理水污染技术领域得到了较为广泛的应用。
申请号为201010215681.5的发明专利公开了一种分子筛蜂窝材料及其制备方法。该蜂窝材料的组成及质量百分含量为：分子筛80～70％，粘结剂15～20％，稀酸5～10％。利用分子筛制备成蜂窝状材料，可对NO、NO2、VOCs、NH3、H2S和SO2等有害气体进行高效吸附净化，同时也可作为污水净化材料和催化剂载体。该材料具有加工工艺简单、阻力小、比表面积大、吸附容量大、稳定性好、成本低可重复再生使用等优点。该分子筛蜂窝材料可作为废气和废液的净化材料，同时也可作为催化剂载体，可广泛应用在环保、石油化工和催化等领域。但是，研究表明，该分子筛蜂窝材料在对水中抗生素等有机污染物的去除上尚有不足，有待改进。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法，该复合物能够在水处理领域得到较好的应用。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将分子筛与磷酸投入反应釜中，反应釜中的溶剂将分子筛完全浸没，而后将反应釜内环境升温至100-150℃反应12-18h，反应完毕后自然降温至室温；
S2、向反应釜中投入碳纳米管，并加入模板剂，在保护气氛环境下常温搅拌反应5-8h，反应完毕后，过滤出产物并用去离子水清洗、干燥；
S3、干燥后的产物置于400-600℃下高温煅烧1-3h，即得碳纳米管-分子筛复合物。
优选地，前述磷酸的摩尔浓度为0.5-3mol/L。
更优选地，前述每毫升磷酸中加入0.05-0.5g分子筛。
再优选地，前述溶剂为蒸馏水或乙醇。
进一步优选地，前述碳纳米管与分子筛的质量比为1-5:1。
更进一步优选地，前述模板剂选自四丙基氢氧化铵、四丙基溴化铵或三乙胺。
再进一步优选地，前述保护气氛为氮气或氩气。
本发明的有益之处在于：本发明首先对分子筛进行酸化处理，优化其性能，使得碳纳米管能够在模板剂的导向作用下更加有序、快速地进入分子筛的孔隙内表面，从而优化了水处理效果，尤其是对水中的抗生素具有较好的吸附和去除作用。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明中无特殊说明，所有原料均为市购。
实施例1
本实施例的碳纳米管-分子筛复合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将分子筛与磷酸投入反应釜中，反应釜中的溶剂将分子筛完全浸没，而后将反应釜内环境升温至100℃反应12h，反应完毕后自然降温至室温；
S2、向反应釜中投入碳纳米管，并加入模板剂，在保护气氛环境下常温搅拌反应5h，反应完毕后，过滤出产物并用去离子水清洗、干燥；
S3、干燥后的产物置于400℃下高温煅烧1h，即得碳纳米管-分子筛复合物。
其中，磷酸的摩尔浓度为0.5mol/L，每毫升磷酸中加入0.05g分子筛。溶剂为蒸馏水，碳纳米管与分子筛的质量比为1:1；模板剂为四丙基氢氧化铵；保护气氛为氮气。
实施例2
本实施例的碳纳米管-分子筛复合物的制备方法与实施例1大致相似，主要区别在于各工艺条件，具体如下：
S1、将分子筛与磷酸投入反应釜中，反应釜中的溶剂将分子筛完全浸没，而后将反应釜内环境升温至120℃反应15h，反应完毕后自然降温至室温；
S2、向反应釜中投入碳纳米管，并加入模板剂，在保护气氛环境下常温搅拌反应6h，反应完毕后，过滤出产物并用去离子水清洗、干燥；
S3、干燥后的产物置于500℃下高温煅烧2h，即得碳纳米管-分子筛复合物。
其中，磷酸的摩尔浓度为2mol/L，每毫升磷酸中加入0.3g分子筛。，溶剂为乙醇，碳纳米管与分子筛的质量比为3:1；模板剂为四丙基溴化铵；保护气氛为氩气。
实施例3
本实施例的碳纳米管-分子筛复合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将分子筛与磷酸投入反应釜中，反应釜中的溶剂将分子筛完全浸没，而后将反应釜内环境升温至150℃反应18h，反应完毕后自然降温至室温；
S2、向反应釜中投入碳纳米管，并加入模板剂，在保护气氛环境下常温搅拌反应8h，反应完毕后，过滤出产物并用去离子水清洗、干燥；
S3、干燥后的产物置于600℃下高温煅烧3h，即得碳纳米管-分子筛复合物。
其中，磷酸的摩尔浓度为3mol/L，每毫升磷酸中加入0.5g分子筛。，溶剂为蒸馏水，碳纳米管与分子筛的质量比为5:1；模板剂为三乙胺；保护气氛氩气。
对比例
本对比例的碳纳米管-分子筛复合物的制备方法与实施例1的区别在于未对分子筛进行酸化处理，具体如下：
S1、将分子筛投入反应釜中，反应釜中的溶剂将分子筛完全浸没，而后将反应釜内环境升温至120℃反应15h，反应完毕后自然降温至室温；
S2、向反应釜中投入碳纳米管，并加入模板剂，在保护气氛环境下常温搅拌反应6h，反应完毕后，过滤出产物并用去离子水清洗、干燥；
S3、干燥后的产物置于500℃下高温煅烧2h，即得碳纳米管-分子筛复合物。
其中，溶剂为乙醇，碳纳米管与分子筛的质量比为3:1；模板剂为四丙基溴化铵；保护气氛为氩气。
性能检测
将实施例1-3及对比例的产物应用于水处理中，重点检测对水中抗生素的去除率，结果如下：
序号 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
水中抗生素去除率 95％ 96.3％ 95.8％ 72％
表1实施例1-3及对比例的产品性能检测对比
由表1可见，通过对分子筛进行预先酸化处理，然后再与碳纳米管复合后，得到的复合物对水中抗生素具有95％以上的去除率，而未经酸化处理的分子筛得到的产品，性能明显劣于本发明的产品，这可能是由于未经酸化处理的分子筛中存在较多杂质，影响模板剂对碳纳米管的导向作用，进而影响了最终的产品性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将分子筛与磷酸投入反应釜中，反应釜中的溶剂将分子筛完全浸没，而后将反应釜内环境升温至100-150℃反应12-18h，反应完毕后自然降温至室温；
S2、向反应釜中投入碳纳米管，并加入模板剂，在保护气氛环境下常温搅拌反应5-8h，所述保护气氛为氮气或氩气，反应完毕后，过滤出产物并用去离子水清洗、干燥；碳纳米管与分子筛的质量比为1-5:1；
S3、干燥后的产物置于400-600℃下高温煅烧1-3h，即得碳纳米管-分子筛复合物。
2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法，其特征在于，所述磷酸的摩尔浓度为0.5-3mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法，其特征在于，每毫升磷酸中加入0.05-0.5g分子筛。
4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法，其特征在于，所述溶剂为蒸馏水或乙醇。
5.根据权利要求 1所述的一种碳纳米管-分子筛复合物的制备方法，其特征在于，所述模板剂选自四丙基氢氧化铵、四丙基溴化铵或三乙胺。
6.如权利要求1所述的制备方法得到的碳纳米管-分子筛复合物在水处理领域中的应用。
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