申请日2009.11.05
公开(公告)日2010.05.19
IPC分类号C02F1/28; C02F101/20; C02F1/62
摘要
本发明公开了一种腐殖酸改性纳米碳管用于净化含铅废水的方法，步骤如下：将腐殖酸配成质量浓度为1000mg/L的水溶液，然后加入纳米碳管，配制成纳米碳管质量浓度为2000mg/L的混合液，室温下振荡至少3天后离心，去掉上层溶液，下层颗粒冷冻干燥，得腐殖酸改性的纳米碳管;将腐殖酸改性的纳米碳管加入含铅废水中，于室温下振荡3小时以上，即可去除废水中的铅离子。本发明使用的腐殖酸是一类无毒的天然产物，可促进纳米碳管吸附铅离子，且使用条件较宽，可在废水处理领域推广使用。
权利要求书
1.一种腐殖酸改性纳米碳管用于净化含铅废水的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将腐殖酸用0.1mol/L的NaOH溶解，调pH=7，加水配成质量浓度为1000mg/L的水溶液;
2)在上述水溶液中加入纳米碳管，配制成纳米碳管质量浓度为2000mg/L的混合液，室温下振荡至少3天，然后离心，去掉上层溶液，下层颗粒冷冻干燥，得到腐殖酸改性的纳米碳管;
3)将硝酸铅加入蒸馏水配制成铅离子质量浓度为5-100mg/L的水溶液，作为模拟的含铅废水;
4)在步骤3)配制的模拟含铅废水中加入腐殖酸改性的纳米碳管，纳米碳管质量浓度为625mg/L;
5)将步骤4)的混合溶液于室温和140转/分的条件下振荡3小时以上，即可去除废水中的铅离子。
2.根据权利要求1所述的腐殖酸改性纳米碳管用于净化含铅废水的方法，其特征在于腐殖酸为市售产品。
说明书
一种腐殖酸改性纳米碳管用于净化含铅废水的方法
技术领域
本发明涉及一种净化含铅废水的方法，尤其涉及用腐殖酸改性纳米碳管来净化含铅废水的方法。
背景技术
重金属污染是危害很大的水污染问题之一。重金属不易降解，且能在生物组织内积累。对重金属的处理方法主要有：化学沉淀法、蒸气法、离子交换、电渗析、反渗透以及吸附法。而吸附法是最具前景的处理方法之一。铅是环境中存在的最毒的重金属之一，并能在生物体内畜积，长期危害生物体。因此，有必要将其从污染废水中去除。纳米碳管(CNTs)粒径小，比表面积大，是一种良好的吸附剂。越来越多的研究表明，CNTs不仅对有机物具有很好的吸附性能，也可成为一种良好的重金属吸附剂。
腐殖酸来自动植物残体在自然界中的不完全分解，是一种无毒的天然大分子物质，在水体中广泛存在。腐殖酸中富含羟基、羧基等极性功能团，对重金属离子(包括铅)具有很好的结合能力。用腐殖酸来改性CNTs，有望进一步提高CNTs对重金属离子的吸附性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种腐殖酸改性纳米碳管用于净化含铅废水的方法。
本发明的腐殖酸改性纳米碳管用于净化含铅废水 的方法，包括如下步骤：
1)将腐殖酸用0.1mol/L的NaOH溶解，调pH=7，加水配成质量浓度为1000mg/L的水溶液;
2)在上述水溶液中加入纳米碳管，配制成纳米碳管质量浓度为2000mg/L的混合液，室温下振荡至少3天，然后离心，去掉上层溶液，下层颗粒冷冻干燥，得到腐殖酸改性的纳米碳管;
3)将硝酸铅加入蒸馏水配制成铅离子质量浓度为5-100mg/L的水溶液，作为模拟的含铅废水;
4)在步骤3)配制的模拟含铅废水中加入腐殖酸改性的纳米碳管，纳米碳管质量浓度为625mg/L;
5)将步骤4)的混合溶液于室温和140转/分的条件下振荡3小时以上，即可去除废水中的铅离子。
上述的腐殖酸可以是市售产品。
本发明的优点
1)本发明使用的腐殖酸是一类天然有机质，容易获取。
2)纳米碳管对腐殖酸有很强的吸附能力，饱和吸附量大于100mg/g，因此可以很容易获得腐殖酸改性的纳米碳管。
3)腐殖酸对铅离子有良好的结合能力，腐殖酸改性的纳米碳管对铅的吸附能力优于未改性的纳米碳管对铅的吸附能力。
4)改性后纳米碳管对铅离子在短时间内就可达到吸附平衡。
附图说明
图1是纳米碳管和腐殖酸改性的纳米碳管(CNTs-1000)对模拟含铅废水中铅离子的吸附等温线，其中“▲”表示CNTs，“◆”表示CNTs-1000。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
1)将商品腐殖酸用0.1mol/L的NaOH溶解，调pH=7，加水配成质量浓度为1000mg/L的水溶液。
2)在上述水溶液中加入纳米碳管(管径<10nm，长度2-15μm)，配制成纳米碳管质量浓度为2000mg/L的混合液，将装有该混合液的容器放在振荡器上，在室温下140转/分振荡3天后，取出容器，将混合液离心，去掉上层溶液，下层颗粒冷冻干燥，得到腐殖酸改性的纳米碳管。
3)称取5mg纳米碳管和5mg腐殖酸改性的纳米碳管分别置于8mL螺口样品瓶中，加入8mL、pH=5、铅离子质量浓度为20mg/L的模拟含铅废水。盖紧瓶盖后，将样品瓶放在振荡器内，于室温下140转/分振荡3小时，吸附达到平衡，然后离心，取上清液测定剩余铅离子浓度，计算得到纳米碳管和腐殖酸改性的纳米碳管对铅离子的吸附量分别为为25.8和28.8mg/g(吸附等温线见图1)。
实施例2
1)将商品腐殖酸用0.1mol/L的NaOH溶解，调pH=7，加水配成质量浓度为1000mg/L的水溶液。
2)在上述水溶液中加入纳米碳管(管径<10nm，长度2-15μm)，配制成纳米碳管质量浓度为2000mg/L的混合液，将装有该混合液的容器放在振荡器上，在室温下140转/分振荡3天后，取出容器，将混合液离心，去掉上层溶液，下层颗粒冷冻干燥，得到腐殖酸改性的纳米碳管。
3)称取5mg纳米碳管和5mg腐殖酸改性的纳米碳管分别置于8mL螺口样品瓶中，加入8mL、pH=5、铅离子质量浓度为30mg/L的模拟含铅废水。盖紧瓶盖后，将样品瓶放在振荡器内，于室温下140转/分振荡3小时，吸附达到平衡，然后离心，取上清液测定剩余铅离子浓度，计算得到纳米碳管和腐殖酸改性的纳米碳管对铅离子的吸附量分别为为26.7和37.3mg/g(吸附等温线见图1)。
实施例3
1)将商品腐殖酸用0.1mol/L的NaOH溶解，调pH=7，加水配成质量浓度为1000mg/L的水溶液。
2)在上述水溶液中加入纳米碳管(管径<10nm，长度2-15μm)，配制成纳米碳管质量浓度为2000mg/L的混合液，将装有该混合液的容器放在振荡器上，在室温下140转/分振荡3天后，取出容器，将混合液离心，去掉上层溶液，下层颗粒冷冻干燥，得到腐殖酸改性的纳米碳管。
3)称取5mg纳米碳管和5mg腐殖酸改性的纳米碳管分别置于8mL螺口样品瓶中，加入8mL、pH=5、铅离子质量浓度为40mg/L的模拟含铅废水。盖紧瓶盖后，将样品瓶放在振荡器内，于室温下140转/分振荡3小时，吸附达到平衡，然后离心，取上清液测定剩余铅离子浓度，计算得到纳米碳管和腐殖酸改性的纳米碳管对铅离子的吸附量分别为为27.2和40.2mg/g(吸附等温线见图1)。
实施例4
1)将商品腐殖酸用0.1mol/L的NaOH溶解，调pH=7，加水配成质量浓度为1000mg/L的水溶液。
2)在上述水溶液中加入纳米碳管(管径<10nm，长度2-15μm)，配制成纳米碳管质量浓度为2000mg/L的混合液，将装有该混合液的容器放在振荡器上，在室温下140转/分振荡3天后，取出容器，将混合液离心，去掉上层溶液，下层颗粒冷冻干燥，得到腐殖酸改性的纳米碳管。
3)称取5mg纳米碳管和5mg腐殖酸改性的纳米碳管分别置于8mL螺口样品瓶中，加入8mL、pH=5、铅离子质量浓度为60mg/L的模拟含铅废水。盖紧瓶盖后，将样品瓶放在振荡器内，于室温下140转/分振荡3小时，吸附达到平衡，然后离心，取上清液测定剩余铅离子浓度，计算得到纳米碳管和腐殖酸改性的纳米碳管对铅离子的吸附量分别为为26.8和41.9mg/g(吸附等温线见图1)。可见腐殖酸改性的纳米碳管对含铅废水的净化效果随腐殖酸浓度的增加而提高。
实施例5
1)将商品腐殖酸用0.1mol/L的NaOH溶解，调pH=7，加水配成质量浓度为1000mg/L的水溶液。
2)在上述水溶液中加入纳米碳管(管径<10nm，长度2-15μm)，配制成纳米碳管质量浓度为2000mg/L的混合液，将装有该混合液的容器放在振荡器上，在室温下140转/分振荡3天后，取出容器，将混合液离心，去掉上层溶液，下层颗粒冷冻干燥，得到腐殖酸改性的纳米碳管。
3)称取5mg纳米碳管和5mg腐殖酸改性的纳米碳管分别置于8mL螺口样品瓶中，加入8mL、pH=5、铅离子质量浓度为80mg/L模的拟含铅废水。盖紧瓶盖后，将样品瓶放在振荡器内，于室温下140转/分振荡3小时，吸附达到平衡，然后离心，取上清液测定剩余铅离子浓度，计算得到纳米碳管和腐殖酸改性的纳米碳管对铅离子的吸附量分别为为27.6和42.3mg/g(吸附等温线见图1)。可见腐殖酸改性的纳米碳管对含铅废水的净化效果随腐殖酸浓度的增加而提高。
实施例6
1)将商品腐殖酸用0.1mol/L的NaOH溶解，调pH=7，加水配成质量浓度为1000mg/L的水溶液。
2)在上述水溶液中加入纳米碳管(管径<10nm，长度2-15μm)，配制成纳米碳管质量浓度为2000mg/L的混合液，将装有该混合液的容器放在振荡器上，在室温下140转/分振荡3天后，取出容器，将混合液离心，去掉上层溶液，下层颗粒冷冻干燥，得到腐殖酸改性的纳米碳管。
3)称取5mg纳米碳管和5mg腐殖酸改性的纳米碳管分别置于8mL螺口样品瓶中，加入8mL、pH=5、铅离子质量浓度为100mg/L的模拟含铅废水。盖紧瓶盖后，将样品瓶放在振荡器内，于室温下140转/分振荡3小时，吸附达到平衡，然后离心，取上清液测定剩余铅离子浓度，计算得到纳米碳管和腐殖酸改性的纳米碳管对铅离子的吸附量分别为为27.9和41.5mg/g(吸附等温线见图1)。可见腐殖酸改性的纳米碳管对含铅废水的净化效果随腐殖酸浓度的增加而提高。
