[发明专利]一种硫辛酸修饰钛酸纳米管吸附材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硫辛酸修饰钛酸纳米管吸附材料及制备方法和应用，属于纳米管材料技术领域。针对传统吸附剂基于染料废水污染物成份复杂、色度高、不易降解、有害化学物质多等特点对其吸附效率低的问题，本发明利用硫辛酸改性钛酸纳米管，制备了硫辛酸修饰钛酸纳米管改性材料(TNTs‑LA)，对TNTs‑LA的微观形貌﹑晶体结构和元素组成进行了分析，并以亚甲基蓝(Methyleneblue，MB)为模型化合物研究TNTs‑LA对亚甲基蓝的吸附性能。本发明制备的硫辛酸修饰钛酸纳米管吸附材料，与其他传统吸附剂相比，具有中间空心、多层外壁、一端或两端开口独特的一维纳米管结构，该结构利于和反应物吸附，有较好的吸附性能，且工艺简单、操作方便，在污水处理领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米管材料技术领域，具体涉及一种硫辛酸修饰钛酸纳米管吸附材料及制备方法和应用。

背景技术

目前，我国水质污染仍然严重。其中染料废水基于其成份复杂、色度高、不易降解、有害化学物质多，仍是研究工业废水处理和利用的一大课题。目前，染料废水的去除有化学混凝法、生化法、吸附法和高级氧化法等，凭借操纵简单、能耗低、去除效率高、清除量大、反应耗时短以及无毒害成分形成等优点，吸附法处理废水体现出显著优势。

钛酸纳米管(Titanate nanotubes，TNTs)作为典型的一维管状纳米材料，微观形貌独特，中空且多层外壁，比表面积大，孔隙度高，离子交换性能良好，在阳离子染料、阴离子染料，重金属、放射性核素和亚甲基蓝等吸附方面受到了广泛的关注。此外，钛酸纳米管中含氧官能团(如Ti-OH)的大量存在使其易于改性。张兴堂等采用十六醇与Ti-OH进行脱水作用对钛酸纳米管进行改性，使其易溶于有机溶剂。另外，研究者们还采用羟基磷灰石、硫代乙酸、聚乙烯醇和聚吡啶等对其进行修饰和改性，以进一步提高其吸附性能。

硫辛酸(Lipoic acid，LA)，C8H14O2S2，是一种由亚甲基链连接疏水端五元二硫环和亲水端羧基的两亲性化合物，其中五元二硫环中的二硫键在水中易开环形成2个疏基(—SH)，极易与金属配位结合，形成一种稳定的共价鳌合反应，从而赋予了硫辛酸改性钛酸纳米管和吸附金属的能力。末端羧基可以脱质子形成亲水的羧酸基团而稳定存在于水溶液中，同时也易与阳离子结合，使之在吸附领域中提高吸附量极具研究价值。

发明内容

针对传统吸附剂基于染料废水污染物成份复杂、色度高、不易降解、有害化学物质多等特点对其吸附效率低的问题，本发明提供了一种硫辛酸修饰钛酸纳米管吸附材料及制备方法和应用。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种硫辛酸修饰的钛酸纳米管材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将二氧化钛P25和NaOH溶液充分混合进行水热反应；在完成该反应后取沉淀离心，去离子水洗涤，然后乙醇分散，烘干，得到钛酸盐纳米管(TNTs)；

步骤2，将钛酸盐纳米管与硫辛酸溶液混合，再磁力搅拌至颜色变为浅黄色后，抽滤，烘干，得到TNTs-LA，即为硫辛酸修饰的钛酸纳米管材料。

进一步，钛酸盐纳米管和硫辛酸的质量比为1:1。

进一步，二氧化钛P25和NaOH的用量比例是1:22。

进一步，所述NaOH溶液的浓度为10mol/L；硫辛酸的浓度为0.1mol/L。

进一步，所述步骤1中水热反应的需控温在130℃反应72h。

进一步，所述步骤1中离心的条件是8000r/min离心5min。

进一步，步骤1中烘干的温度为80℃烘干8h。

进一步，所述步骤2中抽滤烘干前需要进行搅拌操作，搅拌24h。