[发明专利]一种基于碳基材料的离子收集方法

说明书

本发明公开了一种基于碳基材料进行离子收集的方法。所述方法包括如下步骤：(1)将碳基材料进行预处理；(2)将步骤(1)得到的经预处理后的碳基材料浸泡在盐溶液中，其中，所述步骤(1)包括以下步骤：a.将碳基材料在溶液中超声处理；b.将超声处理后的碳基材料用去离子水清洗，并烘干待用。本发明的方法具有较高的普适性，能在钠盐、钾盐、氯盐等盐的水溶液或有机溶液中使用。该方法制备过程简单，易于操作，能耗低，解决了净水过程中盐离子去除的难点问题，开辟了富集离子的新途径，在水处理领域具有重要的意义，具有良好的应用和市场推广前景。

技术领域

本发明属于水处理领域，具体地，涉及一种基于碳基材料的离子收集方法。

背景技术

随着全球人口的急速增长以及大规模工业化进程，洁净的淡水资源日益匮乏，如何获得干净且价格低廉的淡水是全世界面临的难题，尤其是像我国这样水资源相对短缺的发展中国家，淡水资源匮乏的问题尤为严峻。因此，海水的脱盐淡化以及劣质水的净化是有效解决水资源短缺问题的重要途径之一[Nature 452，301(2008)]。

近年来，随着纳米科技的快速发展，基于纳米技术的净水膜为提高滤膜的净水效率等技术的突破提供了重要的契机。多个实验表明，以碳纳米管为代表的碳基材料具有很好的水渗透能力[Science 312，1034(2006)]，人们预期其在水处理领域方面具有巨大的应用前景[Science 333，712(2011)]。目前国内外研究学者对高浓度溶液中的离子收集做过一些尝试，例如采用电场的方法[J.Am.Chem.Soc.133，203-205(2010)；Science 329，1320-1324(2010)]，但是以上方法是在极端条件下，即高浓度溶液、强酸和外加电场中才能进行离子收集。具体来说，在制备碳纳米管的原料加入填充的材料的技术，需通过电弧放电方法在制备碳纳米管中把某些材料填充进去[Nature 372，761(1994)]；或者需要把碳纳米管混合在高温熔融的熔盐或共晶熔盐中，才把某些盐填充到碳纳米管中[Journal of solidstate chemistry 140，83(1998)]；另外，把碳纳米管浸泡在强酸性的饱和盐溶液中也能填充某些金属[J.Mater.Res.15，2658(2000)]。以上方法费时费力，成本巨大，而且只能用于高浓度的盐溶液的处理，而对低浓度盐溶液的离子收集则没有简单、高效的方法。因此本领域急需一种新的基于碳基材料的对低浓度盐溶液中的离子进行收集的方法。

发明内容

本发明的目的是要解决在水处理领域缺乏一种简单、可靠的、基于碳基材料进行低浓度溶液中离子收集的方法。本发明的方法所用碳基材料具有高效的离子收集能力，且收集的盐浓度远高于初始浓度。另外，此方法具有较高的普适性，能在钠盐、钾盐、氯盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐等水溶液或其他有机溶液中使用。该方法制备过程简单，易于操作，能耗低，解决了净水过程中低浓度溶液盐离子去除的难点问题，开辟了富集离子的新途径，在水处理领域具有重要的意义，具有良好的应用和市场推广前景。

本发明主要是通过以下技术方案解决上述技术问题的。

本发明提供了一种基于碳基材料的离子收集方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将碳基材料进行预处理；

(2)将步骤(1)得到的经预处理后的碳基材料浸泡在盐溶液中；

其中，所述步骤(1)包括以下步骤：

a.将碳基材料在溶液中超声处理；

b.将超声处理后的碳基材料用去离子水清洗，并烘干待用。

所述的基于碳基材料的离子收集方法中，所述步骤a中的溶液可为甲醇、乙醇和丙酮中的一种或多种，优选为乙醇。

所述的基于碳基材料的离子收集方法中，所述步骤a中超声处理时间可为5-100分钟，优选10-60分钟，更优选20分钟。