专利名称：氧化锌微管除砷材料及其制备方法和应用的利记博彩app
技术领域：
本发明属于无机非金属纳米材料制备与净水环境保护技术领域，具体为一种氧化 锌微管除砷材料及其制备方法和应用，特别是由纳米颗粒自组装而成的氧化锌微管及其制 备方法和在除砷中的应用。
背景技术：
砷广泛分布于大气、水、土壤、岩石和生物体中。在自然水体中，溶解的砷，一般以 无机砷酸盐(AsO43-)、亚砷酸盐(AsO33-)形式或以甲基化的砷化合物形式存在。目前，在许 多国家和地区的地表水中发现了砷污染。在我国的内蒙古、新疆、台湾等地，饮水中含砷量 在部分地区高达0. 2 2. 0mg/Lo我国生活饮用水标准GB5749-2006规定砷质量浓度不得超过lOppb，美国、欧共 体、WHO的生活饮用水砷质量浓度不得超过lOppb，控制水中砷超标，特别是低浓度下含砷 水体的净化，已成为急需解决的问题之一。吸附法具有效率高、吸附干扰小，吸附剂可再生重复使用，对环境不会或很少产生 二次污染等优点。当前国内外吸附法除砷方法中，复合材料与改性材料除砷效率高，处理费 用低，具有市场应用前景；活性材料的吸附效果受PH值控制较严格，含铁矿物材料在除砷 过程中易导致二次污染，纳米材料与其他原子结合后，性质稳定且除砷效率最高，是今后的 主要发展方向。纳米材料具有一系列新异的物理化学特性和优越于传统材料的特殊性能， 随着粒径的减小，表面原子数、表面积、表面能和表面结合能都迅速增大。由于表面原子周 围缺少相邻的原子，具有不饱和性，易与其它原子相结合而稳定下来，因而纳米材料得优势 在于，对许多离子具有很强的吸附能力，并且能有效地处理含砷浓度较低的水体，使含砷污 水达到饮用水标准。纳米氧化锌具有奇特的表面性能，具有高的表面敏感性以及活性，但是基本上没 有氧化锌除砷应用方面系统研究的文献资料。所以，研究一种简单高效的，并能在工业应用 的氧化锌除砷材料，是制备除砷材料的一个重要方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化锌微管除砷材料及其制备方法和应用，这种由纳 米颗粒自组装而成的氧化锌微管除砷材料可以很好的除去水中的砷，特别是水体中含砷浓 度较低时，含砷水体的净化应用，以解决目前水中砷超标的问题，特别是水体含砷浓度较低 难以除去的难题。本发明的技术方案是一种氧化锌微管除砷材料，该除砷材料为由20 30nm的纳米颗粒自组装而成的 氧化锌微管，氧化锌微管的管径在2 3 μ m，长度超过10 μ m( —般为10 30 μ m)，纳米氧 化锌为六方晶型，具有自组装的微管结构。所述氧化锌微管除砷材料，其比表面积为51. 42m2/g，等电点在6. 0 6. 2，而且其除砷能力较强，饱和吸附量为超过39. 4mg/go特别地，该氧化锌微管除砷材料，即使在低的平衡浓度，在砷的平衡浓度低于 10yg/L情况下，仍具有很强的砷吸附能力，吸附量能达到 5mg/g。上述的氧化锌微管除砷材料的制备方法，将原料二水乙酸锌 (Zn(CH3COO)2 · 2H20)、碳酸铵((NH4)2CO3)、水，在磁力搅拌的作用下滴加混合，形成前驱体 (白色沉淀)；然后，将前驱体过滤、洗涤、干燥后，通过煅烧得到自组装的氧化锌微管。所述氧化锌微管除砷材料的制备方法，具体制备过程如下首先，在磁力搅拌的作用下，将1 3克Si(CH3COO)2 · 2H20溶于IOml 30ml水 中、3 5g (NH4) 2C03溶于20ml 60ml ；然后，滴加混合，充分混合后搅拌0. 5h 2h，过滤洗 涤后，在60 70°C之间干燥0. 5 2天；最后，把得到的前驱体在250°C 350°C进行煅烧 1 证，得到由20 30nm的纳米颗粒自组装而成的氧化锌微管，得到的纳米氧化锌为六方 晶型，具有自组装的微管结构，微管管径在2 3 μ m，长度超过10 μ m。所述氧化锌微管除砷材料的制备方法，原料采用分析纯加(CH3TOO) 2 · 2H20和 (NH4) 2C03、二次去离子水。所述氧化锌微管除砷材料的应用，由纳米颗粒自组装而成的氧化锌微管直接作为 除砷材料，除砷过程中材料用量低。本发明的设计原理如下化学沉淀——热分解二步法是一种简单的、易于操作以及工业化的制备纳米材料 的方法，而纳米氧化锌在净水方面具有广阔的应用前景。因此，本发明通过一种简单的纳米 材料制备方法，来达到制备氧化锌微管去除水溶液中砷的目的。本发明的优点在于1.本发明用Si(CH3COO)2 · 2H20和(NH4)2CO3沉淀制备前驱体，再由前驱体热分解 得到氧化锌微管，沉淀在室温下进行，操作简单，易于控制，易于工业化生产。2.本发明是通过化学沉淀——热分解得到由纳米颗粒自组装而成的氧化锌微管 材料，易于产生晶粒细小的前驱体沉淀，热分解温度低，能耗低，成本较低。3.本发明通过改变溶液的浓度配比，得到自组装的奇特微管结构。4.本发明的氧化锌微管材料即使在低的平衡浓度，在砷的平衡浓度为 6 μ g/L 时，仍具有很强的砷吸附能力，饱和吸附量能达到 5mg/g。
图1为本发明自组装氧化锌微管SEM照片。图2为本发明自组装氧化锌微管的氮气等温曲线。图3为本发明自组装氧化锌微管吸附三价砷的等温吸附曲线。
具体实施例方式本发明氧化锌微管除砷材料为由纳米颗粒自组装而成的氧化锌微管材料制备方 法的工艺流程如下首先，将二水乙酸锌、碳酸铵、水在磁力搅拌的作用下混合，形成前驱体(白色沉 淀)；然后，将前驱体过滤、洗涤、干燥；低温干燥后，进行煅烧得到自组装的氧化锌微管。其中，原料采用分析纯Si(CH3COO)2 · 2H20和(NH4)2CO3、二次去离子水。实施例首先，在磁力搅拌的作用下，将1. 756克Si (CH3COO) 2 · 2H20溶于IOml水中、 3. 148g (NH4)2CO3溶于20ml，然后滴加混合，充分混合后搅拌lh，过滤洗涤后，在60 70°C 之间干燥1天。把得到的前驱体在300°C进行煅烧池，得到由20 30nm的纳米颗粒自组 装而成的氧化锌微管，得到的纳米氧化锌为六方晶型，具有自组装的微管结构，氧化锌微管 的管径在2 3 μ m，长度10 30 μ m。如图1所示，自组装氧化锌微管SEM照片。由图1可以看出，本发明得到的氧化锌 材料具有自组装的微管结构，长度超过10 μ m。如图2所示，氧化锌微管的N2吸附等温线图。由图2分析得到，氧化锌微管比表 面为 51. 42m2/go如图3所示，氧化锌微管三价砷吸附等温线。由图3可以看出，自组装氧化锌微管 的最大饱和吸附量超过39. 4mg/go实施例结果表明，本发明以分析纯Si (CH3COO) 2 · 2H20和(NH4) 2C03、二次去离子水 为原料，采用化学沉淀——热分解二步法得到的自组装氧化锌微管，其制备过程简单，为低 浓度含砷污水的净化和环境的保护提供一种新型的高效的纳米除砷材料。
权利要求
1.一种氧化锌微管除砷材料，其特征在于，该除砷材料为由20 30nm的纳米颗粒自组 装而成的氧化锌微管，氧化锌微管的管径在2 3 μ m，长度超过10 μ m,纳米氧化锌为六方 晶型，具有自组装的微管结构。
2.按照权利要求1所述的氧化锌微管除砷材料，其特征在于，所述氧化锌微管的比表 面积为51. 42m2/g，等电点在6. 0 6. 2，其除砷的饱和吸附量超过39. 4mg/go
3.按照权利要求1所述的氧化锌微管除砷材料，其特征在于，在砷的平衡浓度低于 10yg/L情况下，所述氧化锌微管的吸附量能达到5mg/g。
4.按照权利要求1所述的氧化锌微管除砷材料的制备方法，其特征在于，将原料 Zn(CH3COO)2^H2O, (NH4) 2C03、水，在磁力搅拌的作用下滴加混合，形成前驱体；然后，将前驱 体过滤、洗涤、干燥后，通过煅烧得到自组装的氧化锌微管。
5.按照权利要求4所述的氧化锌微管除砷材料的制备方法，其特征在于，具体制备过 程如下首先，在磁力搅拌的作用下，将1 3克Si (CH3COO)2 ·2Η20溶于IOml 30ml水中、3 5g (NH4) 2C03溶于20ml 60ml ；然后，滴加混合，充分混合后搅拌0. 5h 浊，过滤洗涤后，在 60 70°C之间干燥0. 5 2天；最后，把得到的前驱体在250°C 350°C进行煅烧1 5h， 得到由20 30nm的纳米颗粒自组装而成的氧化锌微管，得到的纳米氧化锌为六方晶型，具 有自组装的微管结构，微管管径在2 3 μ m，长度超过10 μ m。
6.按照权利要求4所述的氧化锌微管除砷材料的制备方法，其特征在于，所述原料采 用分析纯Si(CH3COO)2 · 2H20和(NH4) 2C03、二次去离子水。
7.按照权利要求1所述的氧化锌微管除砷材料，其特征在于，由纳米颗粒自组装而成 的氧化锌微管直接作为除砷材料。
全文摘要
本发明属于无机非金属纳米材料制备与净水环境保护技术领域，具体一种氧化锌微管除砷材料及其制备方法和应用。该除砷材料为由20～30nm的纳米颗粒自组装而成的氧化锌微管，氧化锌微管的管径在2～3μm，长度超过10μm，纳米氧化锌为六方晶型，具有自组装的微管结构。将原料二水乙酸锌、碳酸铵、水，在磁力搅拌的作用下滴加混合，形成前驱体；然后，将前驱体过滤、洗涤、干燥后，通过煅烧得到自组装的氧化锌微管。由纳米颗粒自组装而成的氧化锌微管可以直接作为水溶液的除砷材料，可以很好的除去水中的砷，特别是水体中含砷浓度较低时，含砷水体的净化应用，以解决目前水中砷超标的问题，特别是水体含砷浓度较低难以除去的难题。
文档编号C02F1/62GK102107903SQ200910248850
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者尚建库, 李琦, 杨炜沂, 高世安 申请人:中国科学院金属研究所