本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于含鉻廢水處理的高效磁性碳納米纖維復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

水是生命之源，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前在我國(guó)，約有82%的江河湖泊受到了不同程度的污染，其中難降解有機(jī)污染物和重金屬離子的污染，已經(jīng)對(duì)人類的生存環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。含鉻廢水是其中污染性和對(duì)人體危害性巨大的一類廢水。鉻及其化臺(tái)物在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，冶金、化工、礦物工程、電鍍、顏料、制藥、輕工紡織、鉻鹽及鉻化物的生產(chǎn)等一系列行業(yè)，都會(huì)產(chǎn)生大量的含鉻廢水。鉻化物可以通過(guò)消化道、呼吸道、皮膚和粘膜侵人人體，主要積聚在肝、腎、內(nèi)分泌系統(tǒng)和肺部。毒理作用是影響體內(nèi)物質(zhì)氧化、還原和水解過(guò)程，與核酸、核蛋白結(jié)合影響組織中的磷含量。并且鉻化合物具有致癌作用。如何高效地對(duì)含鉻廢水進(jìn)行凈化處理成為研究學(xué)者們密切關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。吸附法因其操作費(fèi)用低、去除效率高等優(yōu)點(diǎn)，成為一種非常有前景的廢水處理方法，可以有效地去除廢水中的重金屬離子。其他用于廢水中污染物去除的方法，如膜分離法、氧化還原法、光催化降解法等都有各自的局限性。如膜分離法是一種較方便的處理重金屬的方法，但是操作費(fèi)用相對(duì)較高；氧化還原法、光催化降解法等處理過(guò)程有的過(guò)于復(fù)雜、處理費(fèi)用普遍偏高、氧化劑消耗大，碳酸根離子及懸浮固體對(duì)反應(yīng)有干擾。普通的吸附材料如由椰子樹、木質(zhì)素以及焦炭制備的活性炭已廣泛用作吸附劑去除水中難降解重金屬污染物，但這些材料的吸附容量和吸附速率極其有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決普通吸附材料的吸附速率極其有限的問(wèn)題，提供一種用于含鉻廢水處理的高效磁性碳納米纖維復(fù)合材料的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用一下技術(shù)方案：

一種用于含鉻廢水處理的高效磁性碳納米纖維復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：

使用改性劑和催化劑對(duì)聚苯乙烯進(jìn)行接枝改性，利用靜電紡絲技術(shù)制備改性聚苯乙烯纖維，控制改性聚苯乙烯纖維直徑在0.2-2微米之間。經(jīng)過(guò)濃度為3-10%的九水硝酸鐵/無(wú)水乙醇溶液完全浸潤(rùn)，30-60℃烘箱干燥至完全后，冷凍干燥10-20小時(shí)后，在400-600℃溫度下煅燒0.1-3小時(shí)；即得用于含鉻廢水處理的高效磁性碳納米纖維復(fù)合材料。

本發(fā)明中，所述聚苯乙烯接枝改性采用的改性劑為環(huán)氧氯丙烷，每克聚苯乙烯中加入0.5-1.5ml的環(huán)氧氯丙烷，催化劑為氧化鋁或者三氯化鋁，每克聚苯乙烯中加入0.5-2g的氧化鋁或者三氯化鋁。

本發(fā)明中，所述改性聚苯乙烯纖維直徑為0.8-1.5微米。

本發(fā)明中，所述九水硝酸鐵/無(wú)水乙醇溶液濃度為4-7%。

本發(fā)明中，所述的烘箱干燥溫度為30-40℃。

本發(fā)明中，所述的冷凍干燥時(shí)間為12-18小時(shí)。

本發(fā)明中，所述的煅燒溫度為350-550℃。

本發(fā)明中，所述的煅燒時(shí)間為0.5-3小時(shí)。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明結(jié)合靜電紡絲技術(shù)與高溫煅燒技術(shù)，制備出一種用于含鉻廢水處理的高效磁性碳納米纖維復(fù)合材料，能夠快速而且高效地處理含鉻廢水，達(dá)到含鉻廢水無(wú)害化，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約水資源的目的.而且，所制備的磁性碳納米纖維復(fù)合材料可以利用磁鐵有效地回收再利用，經(jīng)脫附后吸附效率仍保持在較高水平，大大地節(jié)約了成本。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例１的磁性碳納米復(fù)合材料SEM圖像，(a) 為相同圖樣，50000放大倍數(shù)，(b)為100000放大倍數(shù)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體含鉻溶液的鉻去除實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

為提高含鉻廢水的鉻去除速率，本發(fā)明經(jīng)過(guò)多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用下述發(fā)明，結(jié)合靜電紡絲技術(shù)與高溫煅燒技術(shù)，制備出一種用于含鉻廢水處理的磁性碳納米纖維復(fù)合材料，能夠快速而且高效地處理含鉻廢水。

實(shí)施例１：

本發(fā)明探索了不同纖維直徑，不同九水硝酸鐵/無(wú)水乙醇溶液濃度，不同干燥方式，不同煅燒溫度以及不同煅燒時(shí)間對(duì)鉻去除效率的影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明首先采用改性劑和催化劑對(duì)聚苯乙烯進(jìn)行接枝改性，所述聚苯乙烯接枝改性采用的改性劑為環(huán)氧氯丙烷，每克聚苯乙烯中加入0.5-1.5ml的環(huán)氧氯丙烷，催化劑為氧化鋁或者三氯化鋁，每克聚苯乙烯中加入0.5-2g的氧化鋁或者三氯化鋁。然后利用靜電紡絲技術(shù)制備改性聚苯乙烯纖維，控制纖維直徑0.8-1.5微米。經(jīng)過(guò)濃度為4-7%的九水硝酸鐵/無(wú)水乙醇溶液完全浸潤(rùn)，30-40℃烘箱干燥至完全后，冷凍干燥12-18小時(shí)后350-550℃煅燒0.5-3小時(shí)，得到用于高效處理含鉻廢水的磁性碳納米纖維復(fù)合材料，該材料的場(chǎng)發(fā)射電子掃描顯微鏡圖像如圖1所示。

實(shí)施例２

將1.125 g 實(shí)施例１制備的磁性碳納米復(fù)合材料加入到2L的反應(yīng)器中（玻璃鋼材質(zhì)，工作容積為1.5 L，內(nèi)徑10 cm，高26 cm，呈圓柱形），向其中加入1.5L鉻濃度為2mg/L的含鉻廢水，處理溫度為25℃，pH為3，超聲處理15s，鉻去除率達(dá)77%。

實(shí)施例３

將1.5 g實(shí)施例１制備的磁性碳納米復(fù)合材料加入到2L的反應(yīng)器中（玻璃鋼材質(zhì)，工作容積為1.5 L，內(nèi)徑10 cm，高26 cm，呈圓柱形），向其中加入1.5L鉻濃度為2mg/L的含鉻廢水，處理溫度為25℃，pH為3，超聲處理15s，鉻去除率達(dá)95%。用永磁體回收并經(jīng)過(guò)脫附處理后，重復(fù)上述過(guò)程，鉻去除率為94.2%。

實(shí)施例４

將1.875 g實(shí)施例１的磁性碳納米復(fù)合材料加入到2L的反應(yīng)器中（玻璃鋼材質(zhì)，工作容積為1.5 L，內(nèi)徑10 cm，高26 cm，呈圓柱形），向其中加入1.5L鉻濃度為2mg/L的含鉻廢水，處理溫度為25℃，pH為3，超聲處理15s，鉻去除率達(dá)100%。

上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。