一种负载纳米零价铁的活性碳纤维及其制备方法和用途

摘要

本发明公开了一种负载纳米零价铁的活性碳纤维及其制备方法和用途，属于水处理领域。其步骤为：将活性碳纤维剪切成大小为5×5mm的规则的方块；活性碳纤维的清洗；纳米零价铁负载；材料清洗；材料干燥和保存；制备出负载纳米零价铁的活性碳纤维。本发明方法简单，所用原料价廉易得，对外界环境条件无特殊要求，占用空间小反应条件温和，易于实现，同时负载到活性碳纤维上的纳米零价铁的平均粒径为8.2nm，相比于单纯利用液相还原法合成的未负载的纳米零价铁平均粒径大大降低，提高了反应活性，另外，活性碳纤维负载的纳米零价铁分散性好，粒径分布更为均匀，可用于水中的微量氯化有机污染物的去除，达到彻底去除目标污染物，该材料同时具有吸附和降解两种功能。

主权项

一种负载纳米零价铁的活性碳纤维的制备方法，步骤为： （1）将活性碳纤维剪切成大小为5×5mm规则的方块； （2）活性碳纤维的清洗:利用无水乙醇将步骤（1）中剪切后的活性碳纤维浸泡12小时，利用鼓风干燥箱在105℃条件下干燥12 h；取出干燥后的活性碳纤维，再利用去离子水煮沸3h，期间每隔1h换一次水，然后利用鼓风干燥箱在105℃条件下干燥12h； （3）纳米零价铁负载：配备硫酸亚铁溶液，将经步骤（2）处理的活性碳纤维浸渍到硫酸亚铁溶液中，其中活性碳纤维与硫酸亚铁的质量比为0.86～3.32，浸渍2h；2h后将上述浸渍硫酸亚铁的活性碳纤维全部转移到装有乙醇、水和聚乙二醇‑1000混合溶液的三颈烧瓶中，该混合溶液在加入活性碳纤维前通入氮气30min；称取硼氢化钠和氢氧化钠，按照硼氢化钠和硫酸亚铁的物质的量之比为1：2，配制成硼氢化钠质量百分比为0.40%～2.15%，pH为12的溶液，在通入氮气、磁力搅拌的情况下，将该溶液逐滴滴加到三颈烧瓶中，时间在15～20min,滴加完成后，继续反应30分钟； （4）材料清洗：将步骤（3）中反应完全的材料取出，利用除氧高纯水清洗3～4次，去除反应剩余的离子，然后在利用除氧丙酮清洗3～4次；（5）材料干燥和保存：将清洗后的材料真空抽滤直至完全干燥，在‑20℃的环境下保存，制备出负载纳米零价铁的活性碳纤维；所述步骤（1）中活性碳纤维比表面积≥1300 m²/g，总孔容≥0.5 ml/g，液相吸碘量≥1250 mg/g；所述步骤（3）中，硫酸亚铁溶液中硫酸亚铁质量百分比为1.97%～7.20%；所述步骤（3）混合溶液中活性碳纤维的质量g：乙醇和水的体积之和ml：聚乙二醇‑1000的质量g为1：100 ：0.025，乙醇和水的体积之比为1:9；制备得到的负载纳米零价铁的活性碳纤维负载有质量百分比为9.64%‑27.01%的纳米零价铁，负载到活性碳纤维上的纳米零价铁的平均粒径为8.2nm，活性碳纤维比表面积≥1300 m²/g，总孔容≥0.5 ml/g，液相吸碘量≥1250 mg/g。