一種微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法

2023-10-19 23:51:47 3

一種微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法
【專利摘要】本發明涉及一種微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法。方法如下：將碳納米管加入硝酸中，煮沸20-40min，冷卻至室溫，用去離子水洗滌懸浮液至中性，過濾，所得到的碳納米管顆粒物在105℃的恆溫乾燥箱中乾燥5-7h，冷卻，研磨，過100目篩，備用；於含有有機汙染物的溶液中，加入處理後的多壁碳納米管催化劑，150-750W下，微波照射1-7min。本發明的方法降解效率高，降解速率快，成本低，沒有中間產物生成和不會造成二次汙染。
【專利說明】一種微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方 法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於催化降解領域，具體地涉及一種採用微波誘導多壁碳納米管催化降解 水中有機汙染物的方法。

【背景技術】
[0002] 隨著現代化工業的發展，大量偶氮染料廢水排放到水體中，對水環境造成嚴重的 汙染。偶氮染料是一種芳香族化合物。在生產和使用過程中，其廢水不可避免地排入到環 境中。對生態系統和人類健康帶來嚴重的危害。偶氮染料廢水顏色深，毒性大，水質成分復 雜，不易被生物降解，是典型難降解的有機汙染物。因此，急需探索能使水中偶氮染料快速、 有效降解的新方法。
[0003] 現有的降解方法主要是物理法，化學法和生物法。然而這些方法並不能從根本上 徹底降解汙染物，常常會帶來二次汙染，而且成本較高，適用範圍有限。光催化是較受歡迎 的化學法，但它需要較長時間，並且降解不完全，特別是在有機汙染物降解過程中可能生成 三致（致癌、致突變和致畸形）的中間產物。近年來，微波技術已被應用到環境汙染物處理 中，然而微波催化劑的選擇對於提高有機汙染物的微波降解效率和加快降解速率是極其重 要的。


【發明內容】

[0004] 為了解決以上問題，本發明提供一種降解效率高，降解速率快，成本低，沒有中間 產物生成和不會造成二次汙染的利用多壁碳納米管作為催化劑結合微波降解有機汙染物 的方法。
[0005] 本發明是通過如下的技術方案實現的：一種微波誘導多壁碳納米管催化降解水中 有機汙染物的方法，方法如下：
[0006] 1)多壁碳納米管的預處理：將碳納米管加入硝酸中，煮沸20-40min，冷卻至室溫， 用去離子水洗滌懸浮液至中性，過濾，所得到的碳納米管顆粒物在105°C的恆溫乾燥箱中幹 燥5-7h，冷卻，研磨，過100目篩，備用；
[0007] 2)微波降解：於含有有機汙染物的溶液中，加入處理後的多壁碳納米管催化劑， 150-750W 下，微波照射 l-7min。
[0008] 上述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，所述的碳納米管 的粒徑是10?20nm、20?40nm或40?60nm。優選的，所述的碳納米管的粒徑是10? 20nm〇
[0009] 上述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，含有有機汙染物 的溶液中，有機汙染物的初始濃度為5. 0-45. Omg/L，調節pH為2-8。優選的，有機汙染物的 初始濃度為5. 0-15. Omg/L，調節pH為6. 0。
[0010] 上述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，所述的有機汙染 物是甲基橙、亞甲基藍、甲基對硫磷、十二烷基苯磺酸鈉和雙酚A。 toon] 上述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，微波降解 中，多壁碳納米管催化劑的用量為〇. 4-2. 4g/L，優選的，多壁碳納米管催化劑的用量為 0. 8-1. 2g/L〇
[0012] 本發明的有益效果是：本發明獨特的選用碳納米管（CNTs)作為吸附材料，由於其 獨特的一維中空管狀納米結構，使得對微波有很強的吸收能力。當微波照射時，碳納米管表 面會產生許多"熱點"，這些"熱點"的溫度比其它部位高很多，在"熱點"周圍的有機汙染物 在致熱和非致熱效應的共同作用下燃燒分解，釋放出二氧化碳和水等。本發明通過優化降 解條件，通過最佳的條件，使得有機汙染物被快速降解，對有機汙染物的降解率達到100%。 本發明作為一種處理偶氮染料廢水的新方法，具有降解效率高、降解速度快、成本低和無二 次汙染等優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是甲基橙（MO)溶液在不同條件下的υν-vis光譜。

【具體實施方式】
[0014] 實施例1碳納米管對降解率的影響
[0015] (一）方法
[0016] 多壁碳納米管的預處理：分別取不同粒徑的碳納米管2. Og放在燒杯中，加入少量 的硝酸煮沸30min。待冷卻至室溫，用去離子水洗滌懸浮液，過濾，反覆操作至中性，過濾。 所得到的碳納米管顆粒物在l〇5°C的恆溫乾燥箱中乾燥6h。冷卻，研磨，過100目篩，分別 得到除去了雜質的多壁碳納米管（CNTs)催化劑，備用。三種不同粒徑分別為10?20nm、 20?40nm和40?60nm碳納米管。
[0017] 微波（MW)降解：量取25. OmL 25. Omg/L的甲基橙（MO)溶液放於反應器中，調節溶 液的PH = 6. 0,分別加入上述不同粒徑的多壁碳納米管催化劑0. 03g，放入微波反應器，於 450W，微波照射3. Omin,冷卻至室溫，過濾。同時做對比試驗。
[0018] (二）結果
[0019] 濾液在200-800nm測定測其紫外-可見（UV-vis)吸收光譜。取466nm和270nm 處的吸光度計算MO的降解率。結果如圖1和表1。
[0020] 降解率（％ ) = (C〇 - C)/C〇X 100%
[0021] 其中，Q1 :原液的濃度；C :樣品的濃度。
[0022] 表1.甲基橙溶液在不同條件下的吸光度（466nm(A)and 270nm(B))的變化.
[0023] (25mg/L MO, 450W，3. Omin MW, I. 2g/L CNTs 和 pH = 6. 0)

【權利要求】
1. 一種微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，其特徵在於方法如 下： 1) 多壁碳納米管的預處理：將碳納米管加入硝酸中，煮沸20-40min，冷卻至室溫，用去 離子水洗滌懸浮液至中性，過濾，所得到的碳納米管顆粒物在l〇5°C的恆溫乾燥箱中乾燥 5-7h，冷卻，研磨，過100目篩，備用； 2) 微波降解：於含有有機汙染物的溶液中，加入處理後的多壁碳納米管催化劑， 150-750W 下，微波照射 l-7min。
2. 按照權利要求1所述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，其 特徵在於：所述的碳納米管的粒徑是10?20nm、20?40nm或40?60nm。
3. 按照權利要求2所述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，其 特徵在於：所述的碳納米管的粒徑是10?20nm。
4. 按照權利要求3所述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，其 特徵在於：含有有機汙染物的溶液中，有機汙染物的初始濃度為5. 0-45. Omg/L，調節pH為 2-8。
5. 按照權利要求4所述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，其 特徵在於：含有有機汙染物的溶液中，有機汙染物的初始濃度為5. 0-25. Omg/L，調節pH為 6. 0〇
6. 按照權利要求5所述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，其 特徵在於：含有有機汙染物的溶液中，有機汙染物的初始濃度為5. 0-15. Omg/L，調節pH為 6. 0〇
7. 按照權利要求1所述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，其 特徵在於：微波降解中，多壁碳納米管催化劑的用量為0. 4-2. 4g/L。
8. 按照權利要求7所述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，其 特徵在於：微波降解中，多壁碳納米管催化劑的用量為0. 8-1. 2g/L。
9. 按照權利要求1所述的微波誘導多壁碳納米管催化降解水中有機汙染物的方法，其 特徵在於：所述的有機汙染物是甲基橙、亞甲基藍、甲基對硫磷、十二烷基苯磺酸鈉和雙酚 A〇
【文檔編號】C02F1/30GK104445506SQ201410698323
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】張朝紅, 王君, 張子默, 李媛媛, 沈曼莉, 宋立軍, 喬珩 申請人:遼寧大學