[发明专利]一种水热制备高吸附性碳纤维三元水滑石复合薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种水热制备高吸附性碳纤维三元水滑石复合薄膜的方法,包括以下步骤：S1：将碳纸依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，然后干燥后备用；S2：将聚乙烯亚胺和盐酸多巴胺的混合溶液以及碳纸加入锥形瓶中，室温下振荡24h，然后用去离子水冲洗碳纸直至其表面上无黑色固体，即得改性碳纸；S3：称取Al₂(SO₄)₃·18H₂O、MgSO₄·7H₂O和尿素以及金属盐于100mL烧杯中，并将其用50mL去离子水溶解，搅拌后形成溶液；S4：将步骤3中得到的溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，进行水热反应。本发明制备的具有整体结构的水滑石复合薄膜，易于从水体中分离，防止造成二次污染。

技术领域

本发明涉及复合材料的合成技术技术领域，具体涉及一种水热制备高吸附性碳纤维三元水滑石复合薄膜的方法。

背景技术

随着如今工业化的发展，水体中的重金属污染越来越严重，砷在水体中的普遍存在严重威胁着人类的健康，而对于砷在水溶液中的浓度标准也日益严格，饮用水中最低砷含量已由50ug/L调至10ug/L(Mandal,B.,etal.,Arsenicroundtheworld:areview.[J].Talanta,2002.58(1):201-235.)，砷及其有机化合物被广泛运用在农药、除草剂中，无机砷在水体中主要以As(V)和As(III)两种形态存在，因其具有剧毒致癌性以及极强的迁移性，在过去几十年里无机砷一直为砷污染研究的主要目标，然而，砷的使用在近一百多年来急剧下降，主要原因是其长期持续使用会导致砷中毒并引发血管疾病及多种癌症，2020年根据Science报道，全球地下水的砷污染已经成为全球危机，芳香族有机砷是一类新型的有机-无机复合型砷污染物，其中，洛克沙胂(ROX)和对氨基苯胂酸(P-ASA)作为禽畜类饲料添加剂在全世界范围被大量使用，该类有机砷化合物会随禽畜粪便排入环境中，在微生物或者光降解作用下转化为毒性更强的无机砷，给生态环境和人体健康带来安全隐患

芳香族有机砷化合物是一类有机-无机复合型砷污染物，其中，洛克沙胂(ROX)和对氨基苯胂酸(P-ASA)作为禽畜类饲料添加剂在全世界范围被大量使用，会随着禽畜粪便排入环境中，在微生物或者光降解作用下转化为毒性更强的无机砷，因此给生态环境和人体健康带来安全隐患。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种水热制备高吸附性碳纤维三元水滑石复合薄膜的方法，以解决现有吸附剂对P-ASA等有机砷吸附速率慢、吸附容量小、吸附后难以分离的的问题。本发明提供一种原料价廉、工艺简单、能耗低、对水体中有机砷吸附性能优异以及可以重复利用的三元水滑石复合薄膜块状结构的材料，该材料一步水热法实现金属原子(Fe、Ni和Co)掺杂二元镁铝水滑石(MgAl-LDH)，所制备的复合薄膜材料对水体中的P-ASA具有吸附量大、吸附速率快、循环吸附性能好和可重复利用的优点，并且本身无毒环保、物理化学性质稳定、制备方法简单易行、制备条件温和、块状结构可实现快速的固液分离，避免造成二次污染。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水热制备高吸附性碳纤维三元水滑石复合薄膜的方法，包括以下步骤：

S1：将长宽为3.53cm、质量为0.085g左右的碳纸(CP)依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5～20min，然后在60～80℃下干燥4～6h后备用；

S2：将150mL聚乙烯亚胺和盐酸多巴胺的混合溶液以及碳纸加入锥形瓶中，室温下振荡24h，然后用去离子水冲洗碳纸直至其表面上无黑色固体，即得改性碳纸(CP@PDA)；