CN116196983A - 一种双金属凝胶复合材料的制备方法和降解苯系物中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双金属凝胶复合材料的制备方法和降解苯系物中的应用，涉及污水处理技术领域，所述双金属凝胶复合材料按重量份数包括下列组分：铋1‑10份，铝10‑30份，凝胶60‑80份。本发明中的复合材料由金属元素铋、铝和凝胶体系三部分组成，制备方法为水热合成法合成铋、铝双金属催化剂，再通过超声将铋、铝双金属催化剂均匀分散在丙烯酰胺等溶液中，在适宜条件下聚合，得到双金属铋、铝/凝胶复合材料，本发明制备的双金属铋、铝/凝胶复合材料具有表面积大，光催化性能好，对苯系物降解效率高，环境友好的特点，进步性显著。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种双金属凝胶复合材料的制备方法和降解苯系物中的应用。
背景技术
苯系物来源十分广泛，一部分是自然来源，如海洋、土壤沉积物、植物叶片和木质部，有机物的生物分解等；一部分是人为来源。人为来源按污染源类别和性质可分为以下几类：(1)工业生产中苯、甲苯、二甲苯等物质作为有机溶剂被广泛应用于油漆、印刷和合成橡胶等行业；(2)汽车尾气来源，苯系物是燃油的组成成分，汽油燃烧后的废气中含有大量苯系物，对生态环境构成极大威胁；(3)废物处理来源，我国城市生活垃圾产量巨大，80％以上采用卫生填埋法处理，在垃圾填埋过程中有机物腐败分解产生大量苯系物，其中甲苯和乙苯的含量最高；(4)木材燃烧来源；(5)其他诸如装修装饰材料、办公设备等均能挥发或产生苯系物并释放到空气中。
不同来源的苯系物以废气和废水的形式进入生态系统，直接或间接的影响生态环境和人体健康。经呼吸道和皮肤进入人体的苯系物主要蓄积在脑、脂肪组织、骨髓和肝脏内，能够对血液系统、中枢神经系统、生殖系统等造成损害。长期低浓度的苯系物接触可导致人体患上白血病和贫血症等疾病。
苯系污染物的处理技术有回收技术(包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法)和分解技术(低温等离子体法、光催化氧化法、燃烧法、生物降解法)。上述技术存在这样或者那样的问题，需要进一步完善。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种双金属凝胶复合材料的制备方法和降解苯系物中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种双金属凝胶复合材料，所述双金属凝胶复合材料按重量份数包括下列组分：
铋1-10份，铝10-30份，凝胶60-80份。
双金属凝胶复合材料在降解苯系物中的应用。
一种双金属凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1，将制备氯氧化铋(BiOCl)均匀分散于到一定量的AlCl3和N,N-二甲基甲酰胺DMF混合溶液中超声分散30min，将分散好的混合溶液转移到反应釜中，加热180℃保温10h，待反应釜冷却到室温，将其产物离心收集，用DMF清洗多次，最后，将所得到的产物放入真空干燥箱100℃干燥24h；
S2，将铋、铝双金属材料均匀分散于到一定量的水溶性单体、交联剂水溶液中超声分散30min，加入一定量的引发剂，加热60℃保温8h，冷却到室温，收集产物，用水清洗多次，将所得到的产物放入真空干燥箱60℃干燥24h。
为了提高实用性，本发明改进有，在S2步骤中，所述水溶性单体为丙烯酰胺，N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酸，丙烯酸钠。
为了提高材料的弹性，本发明改进有，在S2步骤中，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
为了提高实用性，本发明改进有，在S2步骤中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵。
相比于现有技术，本发明中的复合材料由金属元素铋、铝和凝胶体系三部分组成，制备方法为水热合成法合成铋、铝双金属催化剂，再通过超声将铋、铝双金属催化剂均匀分散在丙烯酰胺等溶液中，在适宜条件下聚合，得到双金属铋、铝/凝胶复合材料，本发明制备的双金属铋、铝/凝胶复合材料具有表面积大，光催化性能好，对苯系物降解效率高，环境友好的特点，进步性显著。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出一种双金属凝胶复合材料的制备方法和降解苯系物中的应用的制备步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，参阅图1，一种双金属凝胶复合材料的制备方法和降解苯系物中的应用，包括以下步骤：
(1)将0.1gBi(NO3)3·5H2O，5.0ml聚二烯丙基二甲基氯化铵依次加入到装有100ml乙二醇三口瓶(500ml)中，搅拌30min，然后将上述搅拌至澄清的溶液转移到油浴锅中加热，200℃保持2h，接下来溶液冷却至室温，离心，用大量去离子水清洗，60℃真空干燥24h得到BiOCl；
(2)将0.1g氯氧化铋(BiOCl)均匀分散于到20mL的AlCl3和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合溶液中超声分散30min，将分散好的混合溶液转移到反应釜中，加热180℃保温10h，待反应釜冷却到室温，将其产物离心收集，用DMF清洗多次，最后，将所得到的产物放入真空干燥箱100℃干燥24h；
(3)将0.5g铋、铝双金属材料均匀分散于到20mL的丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液中超声分散30min，加入0.5g的过硫酸铵，60℃反应8h，冷却到室温，收集产物，用水清洗多次，将所得到的产物放入真空干燥箱60℃干燥24h；
(4)将0.1克的铋、铝双金属凝胶材料放置在一个敞口的玻璃小瓶内称量，然后将此瓶放入一个200毫升并装有20毫升苯的干燥器内，随着静置时间的增加，可以取出玻璃小瓶并测量其质量，发现小瓶质量随时间增加而增加，达到最高值后测试，本材料对苯的吸附量可以达到411mg/g。
实施例二，参阅图1，一种双金属凝胶复合材料的制备方法和降解苯系物中的应用，包括以下步骤：
(1)将0.2gBi(NO3)3·5H2O，10.0ml聚二烯丙基二甲基氯化铵依次加入到装有100ml乙二醇三口瓶(500ml)中，搅拌30min，然后将上述搅拌至澄清的溶液转移到油浴锅中加热，200℃保持2h，接下来溶液冷却至室温，离心，用大量去离子水清洗，60℃真空干燥24h得到BiOCl；
(2)将0.5g氯氧化铋(BiOCl)均匀分散于到60mL的AlCl3和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合溶液中超声分散30min，将分散好的混合溶液转移到反应釜中，加热180℃保温10h，待反应釜冷却到室温，将其产物离心收集，用DMF清洗多次，最后，将所得到的产物放入真空干燥箱100℃干燥24h；
(3)将1g铋、铝双金属材料均匀分散于到50mL的丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液中超声分散30min，加入0.3g的过硫酸钾，60℃反应8h，冷却到室温，收集产物，用水清洗多次，将所得到的产物放入真空干燥箱60℃干燥24h；
(4)将0.1克的铋、铝双金属凝胶材料放置在一个敞口的玻璃小瓶内称量，然后将此瓶放入一个200毫升并装有20毫升甲苯的干燥器内，随着静置时间的增加，可以取出玻璃小瓶并测量其质量，发现小瓶质量随时间增加而增加，达到最高值后测试，本材料对甲苯的吸附量可以达到442mg/g。
实施例三，参阅图1，一种双金属凝胶复合材料的制备方法和降解苯系物中的应用，包括以下步骤：
(1)将0.5gBi(NO3)3·5H2O，15.0ml聚二烯丙基二甲基氯化铵依次加入到装有100ml乙二醇三口瓶(500ml)中，搅拌30min，然后将上述搅拌至澄清的溶液转移到油浴锅中加热，200℃保持2h，接下来溶液冷却至室温，离心，用大量去离子水清洗，60℃真空干燥24h得到BiOCl；
(2)将1g氯氧化铋(BiOCl)均匀分散于到20mL的AlCl3和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合溶液中超声分散30min，将分散好的混合溶液转移到反应釜中，加热180℃保温10h，待反应釜冷却到室温，将其产物离心收集，用DMF清洗多次，最后，将所得到的产物放入真空干燥箱100℃干燥24h；
(3)将0.2g铋、铝双金属材料均匀分散于到100mL的丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液中超声分散30min，加入0.5g的过硫酸铵，60℃反应8h，冷却到室温，收集产物，用水清洗多次，将所得到的产物放入真空干燥箱60℃干燥24h；
(4)将0.2克的铋、铝双金属凝胶材料置于苯胺溶液中，在可见光照射下，本材料对苯胺的降解率达98％以上。
从上述实施例可以看出，本发明中的复合材料由金属元素铋、铝和凝胶体系三部分组成，制备方法为水热合成法合成铋、铝双金属催化剂，再通过超声将铋、铝双金属催化剂均匀分散在丙烯酰胺等溶液中，在适宜条件下聚合，得到双金属铋、铝/凝胶复合材料，本发明制备的双金属铋、铝/凝胶复合材料具有表面积大，光催化性能好，对苯系物降解效率高，环境友好的特点，进步性显著。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种双金属凝胶复合材料，其特征在于，所述双金属凝胶复合材料按重量份数包括下列组分：
铋1-10份，铝10-30份，凝胶60-80份。
2.根据权利要求1所述的双金属凝胶复合材料在降解苯系物中的应用。
3.一种双金属凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将制备氯氧化铋(BiOCl)均匀分散于到一定量的AlCl3和N,N-二甲基甲酰胺DMF混合溶液中超声分散30min，将分散好的混合溶液转移到反应釜中，加热180℃保温10h，待反应釜冷却到室温，将其产物离心收集，用DMF清洗多次，最后，将所得到的产物放入真空干燥箱100℃干燥24h；
S2，将铋、铝双金属材料均匀分散于到一定量的水溶性单体、交联剂水溶液中超声分散30min，加入一定量的引发剂，加热60℃保温8h，冷却到室温，收集产物，用水清洗多次，将所得到的产物放入真空干燥箱60℃干燥24h。
4.根据权利要求2所述的双金属凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：在S2步骤中，所述水溶性单体为丙烯酰胺，N-异丙基丙烯酰胺，丙烯酸，丙烯酸钠。
5.根据权利要求2所述的双金属凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：在S2步骤中，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
6.根据权利要求2所述的双金属凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：在S2步骤中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵。
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