[发明专利]一种新型复合纳米材料的制备方法

说明书

本发明属纳米材料技术领域，具体涉及一种新型复合纳米材料的制备方法。涉及的一种新型复合纳米材料的制备方法：新型复合纳米材料通过溶胶‑凝胶技术，将六水氯化镁和六水三氯化铝溶液与活性炭混合反应的带沉积有Mg/Al凝胶的活性炭粉，经热处理使Mg/Al溶胶转化为纳米Mg/Al晶体附着在活性炭粉内及表面，制备出Mg/Al‑PAC复合材料——含Mg/Al纳米晶体的活性炭粉，本发明具有超高的有机物及磷吸附性，同时解决了悬浮态Mg/Al纳米晶体易凝聚、难回收的问题。

技术领域

本发明属纳米材料技术领域，具体涉及一种新型复合纳米材料的制备方法。

背景技术

现阶段高分子聚合物膜及陶瓷膜的成本已经大幅降低，大规模利用膜技术来处理污水问题已经在全世界范围内愈发普遍；然而在膜过滤过程中，因为过滤的特性使然，各种污染物在膜表面富集，从而导致的膜孔堵塞，过滤速率下降的现象被统称为膜污染；其中天然有机物在膜表面的吸附和积累通常是影响膜性能的主要因素；所以，在污水处理过程中由于膜污染导致的频繁维护（膜清洗及膜更换）严重影响了膜技术的污水处理效率以及后期运营和维护的成本。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本发明的目的是提出一种新型复合纳米材料的制备方法。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种新型复合纳米材料的制备方法，新型复合纳米材料通过溶胶-凝胶技术，将六水氯化镁和六水三氯化铝溶液与活性炭混合反应的带沉积有Mg/Al凝胶的活性炭粉，经热处理使Mg/Al溶胶转化为纳米Mg/Al晶体附着在活性炭粉内及表面，制备出Mg/Al-PAC复合材料——含Mg/Al纳米晶体的活性炭粉，具体步骤如下：

1）将平均粒径为30-50微米的粉末活性炭加入含有六水氯化镁和六水三氯化铝的溶液中，超声振荡使其均匀混合后，再加入Na OH和Na₂CO₃ 的混合溶液并剧烈搅拌10 ～ 60分钟得到反应后溶液；活性炭粉：六水氯化镁,：六水三氯化铝：水： NaOH： Na₂CO₃ 按照1：6:4 : 50 : 30 : 30的质量比混合；

2）反应后的溶液离心，真空干燥后得到沉积有Mg/Al凝胶的活性炭粉；将所得的沉积有Mg/Al凝胶的活性炭粉在400～450℃的温度下烧结，时间为5个小时，冷却后即可得到含Mg/Al纳米晶体的活性碳粉。

利用一种新型复合纳米材料的制备方法所制备的含Mg/Al纳米晶体的活性碳粉附着在中空纤维膜或者管状膜内，形成纳米材料膜，通过共吸附-过滤作用得到具有高效天然有机物和磷移除的复合结构膜组。

本发明提出的一种新型复合纳米材料的制备方法，利用活性炭粉极高的比表面积和丰富的纳米孔结构，为吸附材料提供大量的附着界面，通过溶胶-凝胶法(sol-gel)技术，将Mg/Al溶胶沉积于载体活性炭上，然后经热处理(烧结)使Mg/Al溶胶转化为纳米Mg/Al晶体附着在活性炭粉的表面，制备出Mg/Al-PAC复合材料——含Mg/Al纳米晶体的活性炭粉；该复合材料利用了活性炭巨大的比表面积，通过复合Mg/Al纳米晶体，使其具有超高的有机物及磷吸附性，同时解决了悬浮态Mg/Al纳米晶体易凝聚、难回收的问题；本发明具有高效的天然有机污染物移除率和磷吸附性 （75%天然有机物移除率；99% 磷移除率）；与膜技术协同使用，当使用本发明中的复合结构模组进行污水处理时，可以保护底层膜不受天然有机物的污染，进而大幅降低膜污染造成的后期运营成本。

附图说明

图1为复合结构膜组的结构示意图。

图2为动态膜循环周期示意图。

图3为实验数据图。

图中：1、膜壳，2、管状膜，3、纳米材料涂层。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明加以详细说明：