納米復合材料及其制備方法和水處理的制劑、方法及裝置的制作方法

專利名稱：納米復合材料及其制備方法和水處理的制劑、方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含活性炭的納米復合材料。特別地，本發明涉及一種含活性炭和硒納米顆粒的納米復合材料及其制備方法，本發明進一步涉及含有上述含活性炭納米復合材料的水處理的制劑，本發明更進一步涉及使用含該水處理劑進行水處理的方法及水處理的裝置。
背景技術：
純凈的水是人類生存必不可少的資源，但是由于空間分布不平衡、生活浪費等因素，全球60%的地區供水不足。并且隨著人類活動的加劇，各種工業廢水、農藥等有毒物質被排入江河湖海，污染了我們有限的水資源。因此各國政府不斷立法保護本國水資源，并開發水處理劑以滿足污水處理和人們生活用水的需求。
目前市場上用于水處理的活性炭材料，其作用原理主要是通過物理吸附作用的方式將污染物與水進行分離。但采用活性炭為水處理劑，存在一些問題，如活性炭的吸附量與成本的比值還需進一步提高，且其吸附為物理吸附，容易在吸附過程中脫附，造成二次污染。

發明內容
為了克服現有活性炭水處理劑的吸附量與成本的比值低、其吸附為物理吸附，容易造成二次污染的不足，本發明提供一種吸附量大、能同時吸附多種重金屬的含活性炭的納米復合材料。本發明提供一種含活性炭的納米復合材料，該納米復合材料含有活性炭和硒納米顆粒。本發明提供一種含活性炭的納米復合材料的制備方法，該方法包括在負價硒化合物氧化為單質硒的條件下和氧化劑存在下，使活性炭與負價硒化合物接觸；或者在正價硒化合物還原為單質硒的條件下和還原劑存在下，使活性炭與正價硒化合物相接觸。本發明提供了另一種含活性炭的納米復合材料的制備方法，該方法將活性炭與硒納米顆粒分散液混合均勻。本發明還提供了上述方法制備的含活性炭的納米復合材料。本發明提供了一種水處理的制劑，該制劑含有上述含活性炭的納米復合材料。本發明提供了一種水處理的方法，該方法包括使上述含活性炭的納米復合材料與水接觸。本發明提供了一種水處理的裝置，該裝置包括水處理劑和用以裝載水處理劑的容器，所述水處理劑含有上述含活性炭的納米復合材料。本發明與現有技術相比，具有以下有益效果(I)由于活性炭和硒納米顆粒比表面積大，硒納米顆粒能與多種重金屬形成穩定的硒化物，因此所制備的含活性炭的納米復合材料具有吸附能力高、對重金屬吸附穩定、無二次污染的優點。(2)由于含活性炭的納米復合材料的吸附量大，因此較小的用量即可獲得較好的處理效果，由此可以將其制成小體積易攜帶、使用簡便的水處理裝置。(3)本發明的含活性炭的納米復合材料可以直接作為凈化柱填料，實現含活性炭納米復合材料與待處理液的充分接觸，從而實現高效、自動化的批量水處理。(4)本發明提供的優選的含活性炭的納米復合材料中的硒納米顆粒與活性炭具有高的結合強度，即使在超聲條件下也不會從活性炭表面脫落。這樣可以防止硒納米粒子從活性炭上脫落，引起對水的二次污染。


圖I是實施例I制備的含活性炭的納米復合材料的透射電子顯微鏡照片。圖2是實施例I制備的含活性炭的納米復合材料的掃描電子顯微鏡照片。圖3是實施例I制備的含活性炭的納米復合材料作為凈化柱填料的照片。
具體實施例方式根據本發明的含活性炭的納米復合材料，包括活性炭和硒納米顆粒。盡管各種能使硒納米顆粒與活性炭復合的硒納米顆粒與活性炭的質量比可以實現發明目的，優選情況下，所述活性炭與所述含硒化合物中硒元素的質量比為I : I到100 I。進一步優選情況下，所述活性炭與所述含硒化合物中硒元素的質量比為2 I到20 : I。根據本發明，盡管各種形式的含活性炭的復合納米材料都可以實現本發明的發明目的，只要其中同時存在硒納米顆粒和活性炭即可，硒納米顆粒和活性炭之間可以存在物理作用和/或化學作用，具體的例如可以為硒納米顆粒可以以鍵合方式附著于活性炭上，也可以為硒納米顆粒通過物理作用附著在活性炭上。由于活性炭為多孔結構，根據本發明的一種優選實施方式，優選所述硒納米顆粒附著在所述活性炭的表面和/或所述活性炭的孔隙內部。盡管各種結合力的含活性炭的納米材料可以實現本發明目的，但優選情況下，在100W超聲條件下，超聲lOmin，通過掃描電子顯微鏡Hitachi S4800FESEM觀察，所述活性炭上的硒納米粒子超聲后粒子脫落率<I重量％。這樣可以防止長期使用后硒納米粒子從活性炭上脫落，導致對水體造成二次污染。本發明中，對活性炭的形狀、制備原料沒有要求。例如，活性炭的形狀可以為粒狀、顆粒狀、塊狀；活性炭的制備原料可以為煤、木炭、果殼炭、竹炭。優選情況下，活性炭的形狀為顆粒狀、粉末狀。進一步優選情況下，顆粒狀、粉末狀的活性炭的顆粒尺寸為20到8000目。(目數采用標準篩篩分法和馬爾文激光粒度測試儀測定)。更優選情況下，所述活性炭顆粒尺寸為2000到6000目。盡管各種粒徑的硒納米粒子均可實現本發明目的，但優選情況下，所述硒納米顆粒的尺寸為10-1000納米。滿足上述要求的硒納米顆粒可以根據現有的方法合成。例如，可以參照ZhangJ. S.，Gao X. Y.，Zhang L D.，Bao Y. P.，Biological effects of a nano red elementalselenium. BioFactors, 2001,15, 27-38.中公開的方法合成。具體地，所述硒納米顆粒可以按照包括下述步驟的方法制備亞硒酸鈉水溶液與谷胱甘肽水溶液混合，然后加入濃度為lmol/L氫氧化鈉水溶液將溶液體系PH值調至7-9，繼續反應2-5小時，得到紅色的硒納米顆粒分散液。亞硒酸鈉與谷胱甘肽的摩爾比為I : I到I : 20。上述含活性炭的納米復合材料可以采用各種制備方法制備得到，例如可以將活性炭與硒納米顆粒分散液簡單混合即可，優選情況下該方法包括將硒納米顆粒附著在活性炭的表面和/或所述活性炭的孔隙內部。本發明對于將硒納米材料附著在活性炭上方法沒有特別限定。優選情況下，本發明采用包括以下步驟的方法來將硒納米顆粒附著在活性炭的表面和/或所述活性炭的孔隙內部。·根據本發明一種含活性炭的納米復合材料的制備方法，一種優選情況下，通過化學反應在活性炭上生長硒納米粒子制備本發明的納米復合材料。所述通過化學反應在活性炭上生長硒納米粒子制備本發明的納米復合材料的方法包括在負價硒化合物氧化為單質硒的條件下和氧化劑存在下，使活性炭與負價硒化合物接觸；或者在正價硒化合物還原為單質硒的條件下和還原劑存在下，使活性炭與正價硒化合物相接觸。其中，所述負價硒化合物中的硒元素氧化劑的摩爾比為I : I到I : 20，活性炭與所述負價硒化合物中硒元素的質量比為I : I到100 I ;所述正價硒化合物中的硒元素還原劑的摩爾比為I : I到I 20,活性炭與所述正價硒化合物中硒元素的質量比為I : I到100 I。根據本發明提供的含活性炭的納米復合材料的制備方法，其中，所述氧化劑可以為羥基自由基、單線態氧和過氧化氫中的一種或多種，優選為過氧化氫。可以使用所述氧化劑的干粉，優選使用氧化劑的水溶液。所述負價硒化合物可以為硒脲、硒代氨基酸和硒蛋白中的一種或多種，優選為硒脲。可以使用所述負價硒化合物干粉，優選使用負價硒化合物的水溶液。所述還原劑可以為抗壞血酸、抗壞血酸鈉、谷胱甘肽、淀粉、肼、二氧化硫和硼氫化鈉中的一種或多種，優選為抗壞血酸、抗壞血酸鈉、谷胱甘肽和淀粉中的一種或多種，更優選為谷胱甘肽。可以使用所述還原劑的干粉，優選使用還原劑的水溶液。所述正價硒化合物可以為二氧化硒、亞硒酸和亞硒酸鈉的一種或多種，優選為二氧化硒、亞硒酸鈉，更優選為亞硒酸鈉。可以使用所述正價硒化合物干粉，優選使用正價硒化合物的水溶液。優選情況下，谷胱甘肽溶液的濃度范圍可以為lO-lOOOmmol/L ;亞硒酸鈉濃度范圍可以10-1000mmol/Lo根據本發明所述的含活性炭的復合納米材料的制備方法，其中，所述負價硒化合物氧化為單質硒的條件包括溫度為O至100°C，時間為0. 5-5小時；所述正價硒化合物還原為單質硒的條件包括溫度為_20°C至60°C，時間為0. 5-5小時。本發明還提供了另一種含活性炭的納米復合材料的制備方法，所述的方法為物理方法，其中，所述的物理方法包括將活性炭與硒納米顆粒分散液混合均勻。其中，硒納米顆粒分散液的濃度范圍為0. l-2mg/mL，活性炭與硒納米顆粒的質量比為I : I到100 1，優選為2 I到20 I。本發明對于將活性炭與硒納米顆粒分散液攪拌時間沒有特別限定，優選情況下，攪拌時間為0. 5-24h。本發明還提供了一種水處理的制劑，其中，該制劑含有上述含活性炭的納米復合材料。所述含活性炭的納米復合材料可以直接作為水處理的制劑應用于水處理中。此種情況下，含活性炭的納米復合材料以分散液、干粉、濾膜、凈化柱填料及其他形式應用于水處理中。所述制劑還可以為含活性炭的納米復合材料和其他各種常規水處理劑的混合物。所述含活性炭納米復合材料與其他水處理劑的質量比可以為I : 1-1 99。所述含活性炭的納米復合材料和其他水處理劑混合方式包括物理混合和化學復合。其他各種常規的水處理劑可以為活性炭、濾膜。所述制劑還可以是所述含活性炭的納米復合材料負載于各種常規的載體材料上的產品。所述的載體材料可以為活性炭、濾膜。本發明還提供了一種水處理的方法，其中，該方法包括使上述含活性炭的納米復合材料或者上述水處理的制劑與水接觸。根據本發明的水處理的方法，該方法適用于處理含有各種污染物的水，水中的污染物可以包括有機污染物和無機污染物。所述有機污染物包 括中華人民共和國國家標準GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》中檢測指標所含有的有機物，所述的無機污染物包括中華人民共和國國家標準GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》中檢測指標所含有的無機物。本發明還提供了一種水處理的裝置，該裝置包括水處理的制劑和用以裝載所述制劑的容器，其中，該制劑含有上述含活性炭的納米復合材料。用以裝載水處理劑的容器形狀和大小沒有限制，可以是各種能夠裝載水處理的制劑的容器，例如可以為分離柱、填充柱、色譜柱、凈化柱、過濾器、流化床。根據本發明的一種優選實施方式，所述水處理的裝置的形式為凈化柱，所述的凈化柱中填充有所述的含活性炭的納米復合材料。凈化柱的使用方法為本領域技術人員所公知，在此不再贅述。以下結合實施例詳細說明本發明。實施例1-7用于說明通過化學反應在活性炭上生長硒納米粒子制備本發明的納米復合材料的方法。實施例I取4mg粒徑為6000目的活性炭分散于4mL濃度為25mmol/L的谷胱甘肽水溶液和ImL濃度為25mmol/L的亞硒酸鈉水溶液的混合溶液中，活性炭與亞硒酸鈉中硒元素的質量比為2 1，谷胱甘肽與亞硒酸鈉的摩爾比為4 I。加入IM NaOH調節pH值至8。(TC下攪拌反應2h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在100W超聲條件下,超聲IOmin,通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于1% (重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，且硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。本實施例制備得到的含活性炭的納米復合材料的透射電子顯微鏡照片如圖I所示。本實施例制備得到的含活性炭的納米復合材料的掃描電子顯微鏡照片如圖2所示。本實施例制備得到的含活性炭的納米復合材料作為分離柱填料的照片如圖3所示。實施例2取Ig粒徑為3000目的活性炭分散于5ml濃度為125mmol/L的谷胱甘肽水溶液和62. 5mL濃度為10mmol/L的亞硒酸鈉水溶液的混合溶液中，活性炭與亞硒酸鈉中硒元素的質量比為20 1，谷胱甘肽與亞硒酸鈉的物質的量比為I : I。加入IM NaOH調節pH值至8。30°C下攪拌反應3h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在IOOW超聲條件下，超聲lOmin，通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于1% (重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，且硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例3取O. 5g粒徑為2000目的活性炭分散于IOmL濃度為1000mmol/L的谷胱甘肽水溶液和ImL濃度為500mmol/L的亞硒酸鈉水溶液的混合溶液中，加入IM NaOH調節pH值至8。活性炭與亞硒酸鈉中硒元素的質量比為12.5 1，谷胱甘肽與亞硒酸鈉的物質的量比為20 I。_20°C下攪拌反應5h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在100W超聲條件下，超聲lOmin，通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于I % (重量 百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，且硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例4取Ig粒徑為20目的活性炭分散于25mL濃度為lOmmol/L的谷胱甘肽水溶液和ImL濃度為125mmol/L的亞硒酸鈉水溶液的混合溶液中，加入IMNaOH調節pH值至9。活性炭與亞硒酸鈉中硒元素的質量比為100 1，谷胱甘肽與亞硒酸鈉的物質的量比為2 I。60°C下攪拌反應4h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在100W超聲條件下,超聲IOmin,通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于1% (重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，且硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例5取2g粒徑為800目的活性炭分散于50mL濃度為lOOmmol/L的谷胱甘肽水溶液和ImL濃度為lOOOmmol/L的亞硒酸鈉水溶液的混合溶液中，加入IM NaOH調節pH值至7。活性炭與亞硒酸鈉中硒元素的質量比為25 1，谷胱甘肽與亞硒酸鈉的物質的量比為5 I。25°C下攪拌反應3h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在100W超聲條件下,超聲IOmin,通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于1% (重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，且硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例6取0. 5g粒徑為8000目的活性炭分散于50mL濃度為250mmol/L的谷胱甘肽水溶液和25mL濃度為250mmol/L的亞硒酸鈉水溶液的混合溶液中。活性炭與亞硒酸鈉中硒元素的質量比為I : 1，谷胱甘肽與亞硒酸鈉的物質的量比為2 I。加入IM NaOH調節pH值至8，25°C下攪拌反應0. 5h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在100W超聲條件下,超聲IOmin,通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于1% (重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，且硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例7取O. 5g粒徑為4000目的活性炭分散于加入20mL 250mmol/L亞硒酸鈉水溶液和50mL 25mmol/L抗壞血酸水溶液的混合溶液中，活性炭與亞硒酸鈉中硒元素的質量比為5 I。谷胱甘肽與亞硒酸鈉的物質的量比為4 I。25°C下攪拌反應5h，離心分離反應液得到固體產物。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在100W超聲條件下，超聲lOmin，通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于1% (重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得的硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。
實施例8-12用于說明用物理方法制備本發明的含活性炭的納米復合材料。實施例8(I)硒納米粒子溶液的制備將ImL 25mmol/L亞硒酸鈉水溶液與4mL 25mmol/L谷胱甘肽(GSH)混合，加入IMNaOH調節反應混合液pH至7，室溫攪拌，反應2h。(2)含活性炭的納米復合材料的制備 Ig粒徑為2000目的活性炭與20mL濃度為O. 5mg/L的硒納米粒子溶液混合，攪拌24h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。活性炭硒納米粒子質量比= 100 I。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在IOOW超聲條件下,超聲IOmin,通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于I %(重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得的硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例9(I)硒納米粒子溶液的制備將2.5mL 10mmol/L亞硒酸鈉水溶液與ImL 25mmol/L谷胱甘肽(GSH)混合，加入IM NaOH調節反應混合液pH至8，室溫攪拌，反應3h。(2)含活性炭的納米復合材料的制備Ig粒徑為3000目的活性炭與50mL濃度為2mg/mL的硒納米粒子溶液混合，攪拌8h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。活性炭硒納米粒子質量比=10 : I。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在100W超聲條件下,超聲IOmin,通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于I %(重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得的硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例10(I)硒納米粒子溶液的制備將2. 5mL 10mmol/L亞硒酸鈉水溶液與20mL 25mmol/L谷胱甘肽(GSH)混合,加入IM NaOH調節反應混合液pH至9，室溫攪拌，反應4h。(2)含活性炭的納米復合材料的制備Ig粒徑為6000目的活性炭與IOOmL濃度為2mg/mL的硒納米粒子溶液混合,攪拌4h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。活性炭硒納米粒子質量比=5 I。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在IOOW超聲條件下,超聲IOmin,通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于I %(重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得的硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例11(I)硒納米粒子溶液的制備將O. 25mL 1000mmol/L亞硒酸鈉水溶液與20mL 25mmol/L谷胱甘肽(GSH)混合，
加入lmol/L NaOH調節反應混合液pH至7，室溫攪拌，反應5h。(2)含活性炭的納米復合材料的制備0. Ig粒徑為4000目的活性炭與20mL濃度為0. lmg/mL的硒納米粒子溶液混合，攪拌6h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。活性炭硒納米粒子質量比=50 I。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在100W超聲條件下，超聲lOmin，通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于1% (重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得的硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例12(I)硒納米粒子溶液的制備將2.5mL 10mmol/L亞硒酸鈉水溶液與ImL 25mmol/L谷胱甘肽(GSH)混合，加入lmol/L NaOH調節反應混合液pH至8，室溫攪拌，反應4h。(2)含活性炭的納米復合材料的制備0. Ig粒徑為8000目的活性炭與50mL濃度為2mg/mL的硒納米粒子溶液混合，攪拌0. 5h，離心分離反應液，得到固體產物，洗滌分離后的固體產物。活性炭硒納米粒子質量比=I I。將上述含活性炭的納米復合材料的分散液在100W超聲條件下,超聲IOmin,通過掃描電子顯微鏡(型號為Hitachi S4800FESEM)觀察，所述硒納米顆粒的脫落率小于1% (重量百分比)。通過透射電子顯微鏡(型號為Tecnai G220S-TWIN)測得的硒納米顆粒的粒徑為10-1000納米，硒納米顆粒位于活性炭的表面和孔隙內部。實施例13-24用于說明本發明的含活性炭的納米復合材料在污水處理中的應用，使用實施例1-12中的樣品。實施例13-24將5mg的實施例1-12制備的含活性炭的納米復合材料各自與IOmL濃度為5ppm的汞離子水溶液混合，攪拌反應8h。處理后的水溶液中汞離子濃度通過電感耦合等離子體質譜(Thermo ICP-MS XII)檢測，萊離子濃度均小于2ppb。實施例13-24處理污水的結果如表I所示。表I
權利要求
1.一種含活性炭的納米復合材料，其特征在于，該納米復合材料含有活性炭和硒納米顆粒。
2.根據權利要求I所述含活性炭的納米復合材料，其中，所述活性炭與所述硒納米顆粒的質量比為I : I到100 1，優選為2 I到20 I。
3.根據權利要求I或2所述的含活性炭的納米復合材料，其中，所述硒納米顆粒附著在所述活性炭的表面和/或所述活性炭的孔隙內部。
4.根據權利要求3所述的含活性炭的納米復合材料，其中，在100W超聲條件下，超聲lOmin，所述硒納米顆粒的脫落率< I重量％。
5.根據權利要求I所述的含活性炭的納米復合材料，其中，活性炭的顆粒尺寸為20目到8000目。
6.根據權利要求I所述的含活性炭的納米復合材料，其中，所述硒納米顆粒的粒徑為10-1000 納米。
7.一種含活性炭的納米復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括在負價硒化合物氧化為單質硒的條件下和氧化劑存在下，使活性炭與負價硒化合物接觸；或者 在正價硒化合物還原為單質硒的條件下和還原劑存在下，使活性炭與正價硒化合物相接觸。
8.根據權利要求7所述的含活性炭的納米復合材料的制備方法，其中，所述負價硒化合物中的硒元素氧化劑的摩爾比為I : I到I : 20，活性炭與所述負價硒化合物中的硒元素質量比為I : I到100 I ;所述正價硒化合物中的硒元素還原劑的摩爾比為I : I到20 I,活性炭與所述正價硒化合物中的硒元素質量比為I : I到100 I。
9.根據權利要求7或8所述的含活性炭的納米復合材料的制備方法，其中，所述氧化劑為羥基自由基、單線態氧和過氧化氫的一種或多種，所述負價硒化合物為硒脲、硒代氨基酸和硒蛋白的一種或多種，所述還原劑為抗壞血酸、抗壞血酸鈉、谷胱甘肽、淀粉、肼、二氧化硫和硼氫化鈉的一種或者多種，所述正價硒化合物為二氧化硒、亞硒酸和亞硒酸鈉的一種或多種。
10.根據權利要求9所述的含活性炭的納米復合材料的制備方法，其中，所述還原劑為谷胱甘肽，且所述谷胱甘肽以濃度范圍為lO-lOOOmmol/L的谷胱甘肽溶液使用；所述正價硒化合物為亞硒酸鈉，且所述亞硒酸鈉以濃度范圍為lO-lOOOmmol/L的亞硒酸鈉溶液使用。
11.根據權利要求8所述的含活性炭的納米復合材料的制備方法，其中，所述負價硒化合物氧化為單質硒的條件包括溫度為0至100°C，時間為0. 5-5小時；所述正價硒化合物還原為單質硒的條件包括溫度為_20°C至60°C，時間為0. 5-5小時。
12.—種含活性炭的納米復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括將活性炭與硒納米顆粒分散液混合均勻。
13.根據權利要求12所述的含活性炭的納米復合材料的制備方法，硒納米顆粒分散液的濃度范圍為0. l-2mg/mL，活性炭與硒納米顆粒的質量比為I : I到100 1，優選為2 I到 20 : I。
14.由權利要求7-13任意一項所述的方法制備的含活性炭的納米復合材料。
15.—種水處理的制劑，其特征在于，該制劑含有權利要求1-6和14中任意一項的所述的含活性炭的納米材料。
16.—種水處理的方法,其特征在于,該方法包括使權利要求1-6和14任意一項所述的含活性炭的納米復合材料與水接觸。
17.—種水處理的裝置，該裝置包括水處理的制劑和用以裝載水處理的制劑的容器，其特征在于，所述水處理的制劑含有權利要求1-6和14中任意一項的所述的含活性炭的納米復合材料。
全文摘要
本發明提供了一種含活性炭的納米復合材料及其制備方法，該納米復合材料含有活性炭和硒納米顆粒。本發明進一步提供含有上述含活性炭的納米復合材料的水處理的制劑及一種水處理的方法及水處理的裝置。一方面，由于活性炭比表面積大、吸附性能良好、可分散在水中、成本低廉；另一方面，由于硒納米顆粒具有比較高的比表面積，而且硒能與多種重金屬，例如包括汞、鉛、銀等，形成穩定的硒化物，從而有效地處理水中的重金屬，因此將活性炭與硒納米顆粒進行復合得到的納米復合材料在水處理時具有成本低、吸附量大、吸附穩定性高、能同時吸附多種重金屬等優點。
文檔編號B82Y40/00GK102849675SQ20111017776
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者方英, 張濤, 李紅變 申請人:國家納米科學中心