CN109499536A - 一种碳纳米材料、制备方法及废液处理装置和方法 - Google Patents

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张征
隋峰
许爱华
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Abstract

本发明公开了一种碳纳米材料、制备方法及废液处理装置和方法，具有能够有效吸附去除污染物、用于处理污染物的碳纳米材料可以回收利用的效果；其技术方案为：包括滤筒和漏斗，所述滤筒用于盛放碳纳米材料；所述漏斗与滤筒配合，且漏斗与滤筒之间安装滤板；其中，所述滤板表面设有用于防止碳纳米材料流失的滤膜。

Description

一种碳纳米材料、制备方法及废液处理装置和方法
技术领域
本发明涉及废液处理技术领域，尤其涉及一种碳纳米材料、制备方法及废液处理装置和方法。
背景技术
随着我国经济的不断发展，环境污染变的日益严重，油污染是环境污染的重要组成部分。水体中油污染会影响水中氧气的交换，导致水质变差，油也是我国实行污染物达标排放总量控制的项目之一，因此水中油类物质的测定十分重要。红外分光光度法在测定含油量时结果准确且不受油品成分结构的限制，是水体中油类检测的首选方法。
根据《HJ637-2012水质石油类和动植物油类的测定红外分光光度法》中的规定，水样经四氯化碳萃取油份分离后，将上层水相全部转移至量筒中，测量样品体积并记录。如果萃取不完全，水样中仍然会有少量的油份；如果分离不完全，水样中会有少量的四氯化碳残留。众所周知，四氯化碳不仅对环境有害，对人体健康更是有严重的威胁。在实验室测量后，废液中的残留废物得不到有效的处理而直接排放的话，会产生二次污染。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供了一种碳纳米材料、制备方法及废液处理装置和方法，具有能够有效吸附去除污染物、用于处理污染物的碳纳米材料可以回收利用的效果。
一种碳纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)将10～50mg氨基化多壁碳纳米管添加到10～50mL浓度为0.5～2mg/mL的氧化石墨烯溶液中，通过超声将溶液均匀分散形成分散体系；
步骤(2)将0.5～5mg/mL的盐酸多巴胺添加到所述分散体系中，用Tris缓冲液将混合液pH值调整到6～10，之后在20～60℃下搅拌24h；
步骤(3)反应结束后，在120～250℃下加热12小时，将黑色沉淀物冷冻干燥后，研磨均匀。
一种碳纳米材料，其为采用上述制备方法制得的三维交联网状复合材料。
一种废液处理装置，包括：
滤筒，用于盛放碳纳米材料；
漏斗，与所述滤筒配合，且漏斗与滤筒之间安装滤板，滤板上方填充所述的碳纳米材料；
其中，所述滤板表面设有用于防止碳纳米材料流失的滤膜。
进一步的，所述漏斗与滤筒可拆卸连接。
进一步的，所述滤板为砂芯滤板。
进一步的，所述滤膜为聚丙烯材质。
进一步的，所述滤筒为圆柱形，所述漏斗为锥形。
一种应用于红外测油仪的废液处理方法，采用所述的处理装置，包括以下步骤：
步骤(1)将经红外测油仪检测处理后的样品导入盛放有碳纳米材料的所述处理装置，样品经碳纳米材料吸附后，有机废物存留在碳纳米材料表面，处理后的水自漏斗口排出；
步骤(2)将处理装置中的碳纳米材料取出，转移至回收装置内，回收装置通过挤压作用将碳纳米材料表面残存的有机废物挤出；
步骤(3)碳纳米材料回收利用。
进一步的，所述回收装置包括管体和设于管体内部的推压部，管体远离推压部一端设置出口。
进一步的，所述管体设置出口一端固定有滤板，所述滤板表面包覆有滤膜。
本发明的有益效果是：
(1)本发明制备的碳纳米材料为三维交联网状复合材料，其比表面积、活性比表面均超过传统材料，使得对各类油污和有机试剂的吸附能力大幅度提升；
(2)本发明结构简单，在滤筒中填充碳纳米材料，能够有效吸附去除污染物，去除率高达99％以上；
(3)本发明无需外接动力，将处理装置中残留有机废物的碳纳米材料放置于回收装置中，经挤压作用进一步去除有机废物，可以回收碳纳米材料，重复利用；
(4)本发明能够满足标准中地表水、地下水、工业废水和生活污水不同体积废液的处理，应用广泛。
附图说明
图1为本发明处理装置的结构示意图；
图2为本发明回收装置的结构示意图；
图中：1、滤筒，2、滤板，3、碳纳米材料，4、滤膜，5、推压部，6、管体，7、漏斗。
具体实施方式
实施例1：
本实施方式提供了一种碳纳米材料的制备方法，所述的碳纳米材料为三维交联网状复合材料，制备过程如下：
步骤(1)将10～50mg氨基化多壁碳纳米管添加到10～50mL浓度为0.5～2mg/mL的氧化石墨烯溶液中，并通过超声将溶液均匀分散。
步骤(2)以多巴胺为还原剂和交联剂，制备复合材料：
将0.5～5mg/mL的盐酸多巴胺添加到经步骤(1)形成的分散体系中，用Tris缓冲液将混合液pH值调整到6～10,然后在20～60℃下搅拌24h。
步骤(3)反应结束后，将其在120～250℃下加热12小时，将黑色沉淀物冷冻干燥后，研磨均匀。
实施例2：
参照说明书附图1-图2对本发明的一种废液处理装置及方法，作以下详细地说明。
本申请一种废液处理装置包括滤筒1和漏斗7，漏斗7可拆卸的安装于滤筒1一端。
优选地，所述滤筒1为圆柱形，漏斗7为锥形；漏斗7的宽口端略大于滤筒1的外径，使漏斗7可以稳定扣合于滤筒1端部。
进一步的，滤筒1容积选用2000mL。
所述滤筒1与漏斗7之间安装滤板2，滤板2提供支撑作用。
优选地，所述滤板2为砂芯滤板。
进一步的，采用G1型砂芯滤板。
所述滤板2的表面包覆有滤膜4。
所述滤膜4为聚丙烯材质，聚丙烯滤膜物理、化学性能稳定，有很好的相容性；具有系列的孔径，孔隙率高、纳污量大、可反冲和高温消毒；耐压性好。
优选地，砂芯滤板上方放置0.45μm的聚丙烯滤膜，以防止碳纳米材料3流失。
所述滤筒1中填充有碳纳米材料3，碳纳米材料3采用实施例1的制备方法制得。
碳纳米材料3具有独特的物理化学性质，与有机污染物之间可以产生非常强的范德华力作用，从而对有机污染物有很强的吸附能力。
碳纳米材料3与传统的粉体吸附材料(活性炭、炭黑以及硅土)相比，其比表面积达到或者超过这些传统材料，尤其是活性比表面更是远大于它们。因此，使得对各类油污和有机试剂的吸附能力大幅度提升。
且碳纳米材料3可以重复利用，因此其作为除油材料，性价比较高。
本申请将碳纳米材料3用于废液处理，能够有效地发挥作用，避免二次污染。
在废液处理时，本申请处理装置配合回收装置使用，所述回收装置包括管体6和推压部5，推压部6一端设于管体5内部，二者安装关系类似针管结构。
所述管体6一端设有圆柱形的出口，出口直径小于管体6直径；管体6另一端设有推压部5。
所述管体6设置出口一端固定有滤板2，所述滤板2表面包覆有滤膜4。
采用本申请处理装置处理经红外测油仪检测后的样品的步骤为：
步骤(1)将经红外测油仪检测处理后的样品导入盛放有碳纳米材料3的滤筒1中，样品经碳纳米材料3吸附后，有机废物存留在碳纳米材料3表面，处理后的水自漏斗7口排出；
步骤(2)将滤筒1中的碳纳米材料3取出，转移至回收装置的管体6内，通过挤压推压部5，将碳纳米材料3表面残存的有机废物从管体6出口挤出；
步骤(3)有机废物挤出后，碳纳米材料3得到回收利用。
本申请无需外接动力，能够有效吸附去除污染物，去除率高达99％以上；能够满足标准中地表水、地下水、工业废水和生活污水不同体积废液的处理。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化，都应涵盖在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)将10～50mg氨基化多壁碳纳米管添加到10～50mL浓度为0.5～2mg/mL的氧化石墨烯溶液中，通过超声将溶液均匀分散形成分散体系；
步骤(2)将0.5～5mg/mL的盐酸多巴胺添加到所述分散体系中，用Tris缓冲液将混合液pH值调整到6～10，之后在20～60℃下搅拌24h；
步骤(3)反应结束后，在120～250℃下加热12小时，将黑色沉淀物冷冻干燥后，研磨均匀。
2.一种碳纳米材料，其特征在于，其为采用如权利要求1所述的制备方法制得的三维交联网状复合材料。
3.一种废液处理装置，其特征在于，包括：
滤筒，用于盛放碳纳米材料；
漏斗，与所述滤筒配合，且漏斗与滤筒之间安装滤板，滤板上方填充如权利要求2所述的碳纳米材料；
其中，所述滤板表面设有用于防止碳纳米材料流失的滤膜。
4.根据权利要求1所述的一种废液处理装置，其特征在于，所述漏斗与滤筒可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的一种废液处理装置，其特征在于，所述滤板为砂芯滤板。
6.根据权利要求1所述的一种废液处理装置，其特征在于，所述滤膜为聚丙烯材质。
7.根据权利要求1所述的一种废液处理装置，其特征在于，所述滤筒为圆柱形，所述漏斗为锥形。
8.一种废液处理方法，其特征在于，采用如权利要求3-7任一所述的处理装置，包括以下步骤：
步骤(1)将经红外测油仪检测处理后的样品导入盛放有碳纳米材料的所述处理装置，样品经碳纳米材料吸附后，有机废物存留在碳纳米材料表面，处理后的水自漏斗口排出；
步骤(2)将处理装置中的碳纳米材料取出，转移至回收装置内，回收装置通过挤压作用将碳纳米材料表面残存的有机废物挤出；
步骤(3)碳纳米材料回收利用。
9.根据权利要求8所述的一种废液处理方法，其特征在于，所述回收装置包括管体和设于管体内部的推压部，管体远离推压部一端设置出口。
10.根据权利要求9所述的一种废液处理方法，其特征在于，所述管体设置出口一端固定有滤板，所述滤板表面包覆有滤膜。
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