[发明专利]一种有效降解污水中氧化多壁碳纳米管的方法

说明书

技术领域

本发明属于碳基材料降解技术领域，具体涉及一种有效降解污水中氧化多壁碳纳 米管的方法。

背景技术

自从90年代初Iijima等发现具有纳米尺寸的多壁碳纳米管（MWNTs）以来，多壁碳 纳米管受到众多国内外学者的广泛关注。多壁碳纳米管具有独特的中空管状结构，具有大 的比表面积和高的化学稳定等优点，使其在很多领域具有广阔的应用前景，例如：场发射 体、储氢材料、为电子元件、催化剂载体等。

由于多壁碳纳米管的广泛应用，在其合成、制造和使用过程中都会产生释放，导致 环境风险增大。且工业生产中多采用强酸对多壁碳纳米管进行氧化，排出的污水中由于含 有多壁碳纳米管而对生物存在毒性作用。Allen等一些研究者采用生物酶法降解碳纳米管， 但是这种方法降解周期长，成本高，并且生物酶在强酸环境中难以存活，不适用工业污水中 碳纳米管氧化物的降解。Zhang等研究者采用细菌降解多壁碳纳米管，但是这个方法需要额 外的碳源，降解后的MWNTs需要进一步研究其对环境的影响，并没表明其最终产物是无害 的。所以，寻找一种能有效且经济的降解氧化多壁碳纳米管（O-MWNTs）是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效降解工业污水 中氧化多壁碳纳米管的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种有效降解污水中氧化多壁碳纳米管的方 法，该方法通过紫外光-芬顿法对污水中氧化多壁碳纳米管进行降解。

具体步骤如下：

(1)取200mL工业污水，其中氧化多壁碳纳米管的浓度为0.4~0.5mg/mL，搅拌均匀后，超 声30~60分钟；

(2)采用浓度为1mol/L的NaOH溶液调节pH值为2~4，优选pH值为3；

(3)然后加入1mL浓度为5ppm的FeCl₃水溶液，搅拌均匀，再加入2-4mL（优选加入 量为2mL）H₂O₂溶液，搅拌均匀；所述H₂O₂溶液浓度为1g/L；

(4)将步骤（3）制备的溶液放在紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1-2mL（优 选加入量为1mL）的所述H₂O₂溶液，照射时间为24小时至7天，优选照射时间为7天。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过紫外光结合芬顿法可产生更多 的·OH，显著提高降解有机物分解速率，破坏O-MWNTs的碳骨架，使其降解成CO₂。使用短波 长(λ=185nm)使其降解更彻底，从而消除其对环境的毒性危害。另外，芬顿试剂对环境 不会产生污染，避免了花费额外人力物力进行后续的处理，同时使用的芬顿试剂价格便宜， 降解周期短。

附图说明

图1为本发明实施例中污水的降解过程图；

图2为本发明实施例中污水在降解过程中的紫外光谱图；

图3为本发明实施例中污水在降解6天后与O-MWNTs的红外光谱对比图。

图1中，1、2、3、4、5分别为污水在降解1、4、8、24和168小时的样品；

图3中，A为O-MWNTs，B为降解6天后的污水样品。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

取工业污水200mL，其中氧化多壁碳纳米管浓度为0.4mg/mL，超声30min；用 NaOH水溶液（浓度为1mol/L）调节溶液的pH=3；然后加入1mLFeCl₃水溶液（浓度为5 ppm），搅拌均匀，再加入2mLH₂O₂溶液（浓度为1g/L），将溶液放在紫外光λ=185nm波长 条件下照射，每天添加1mL的H₂O₂溶液（浓度为1g/L），降解7天。

从图1中，从样品1至5可以发现O-MWNTs溶液由悬浊液变成水溶液，其粒径尺寸变 小。降解8小时后，样品3溶液开始变浅，由深褐色变成浅棕色，说明O-MNTs的C=C键与羟基自 由基开始了加成反应，C-C被打开，碳骨架逐渐消失。7天后，O-MWNTs几乎完全降解，样品5溶 液变澄清。