一种Na2Ti3O7吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术属于新型无机功能材料合成技术领域，特别涉及一种Na2Ti3O7吸附剂的制备方法。该Na2Ti3O7吸附剂的制备方法，其特殊之处在于：以P25纳米TiO2为基体材料，以NaOH为反应溶剂，采用水热法制备出网状的Na2Ti3O7前驱体，将其置于马弗炉中煅烧，得到Na2Ti3O7吸附剂。本发明专利技术制备的重金属离子吸附剂-Na2Ti3O7吸附剂为网状结构，既有利于提高重金属离子的吸附容量又便于与所吸附的重金属离子分离，实现重金属离子吸附剂与重金属离子的循环利用，节能节材效果显著；将前驱体进行煅烧，提高重金属离子吸附剂的强度，减少其在水体中的分散及使用过程中可能造成的二次污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新型无机功能材料合成
，特别涉及一种Na2Ti3O7吸附剂的制备方法。
技术介绍
重金属离子污染是水体污染中最难治理的污染之一。水体中的某些重金属元素，如铬、镉、铅等，对人体有较大危害，因此，有效去除污水中的重金属离子已经成为当前最迫切的 任务之一。而吸附回收污水中的重金属离子不仅是污水处理问题的重要组成部分，同时在重金属离子的循环利用方面也有着深远的意义。吸附法中最重要的是吸附剂的开发与选择。目前应用于工业废水处理的吸附剂主要有活性炭、生物吸附剂和其他一些尚处于实验室模拟阶段的吸附剂，如粘土类吸附剂、高分子吸附剂、利用废弃物制备的吸附剂和复合吸附剂等。其中活性炭作为一种有效的废水处理吸附剂可用于大多数重金属、有机分子的除去且吸附能力强，只是活性炭资源有限，大批量治理废水造价高，寿命短，再生操作费用高，较难在经济尚不发达的地区得到广泛的应用。其他吸附剂也存在吸附效率低、易产生二次污染、无法实现循环利用等问题。因此，如何提高吸附剂的吸附效率，增加吸附剂的循环使用次数和减少吸附剂使用过程中造成的二次污染问题是当今吸附剂研究领域所面临的重要挑战之一。
技术实现思路
本专利技术提供了一种Na2Ti3O7吸附剂的制备方法，该Na2Ti3O7吸附剂克服了一般吸附法治理污水过程中吸附效率不高、易导致二次污染、难以治理流动水体以及无法实现吸附材料和重金属离子循环利用等问题。本专利技术是通过如下技术方案实现的 一种Na2Ti3O7吸附剂的制备方法，其特殊之处在于以P25纳米TiO2为基体材料，以NaOH为反应溶剂，采用水热法制备出网状的Na2Ti3O7前驱体，将其置于马弗炉中煅烧，得到Na2Ti3O7吸附剂。本专利技术的Na2Ti3O7吸附剂的制备方法，NaOH的浓度为5-15mol/l。本专利技术的Na2Ti3O7吸附剂的制备方法，水热反应温度为160_220°C，反应时间为24-72h。本专利技术的Na2Ti3O7吸附剂的制备方法，Na2Ti3O7前驱体在马弗炉中煅烧温度为550-650°C，时间为 O. 5-4h。本专利技术的Na2Ti3O7吸附剂的制备方法，Na2Ti3O7吸附剂为网状结构。本专利技术采用水热法制备重金属离子吸附剂-Na2Ti3O7吸附剂，使吸附剂显微结构为网状结构，既有利于提高重金属离子的吸附容量(对重金属离子的吸附速率及吸附容量较一般吸附剂更高，可高达97%)又便于与所吸附的重金属离子分离，实现重金属离子吸附剂与重金属离子的循环利用，节能节材效果显著；将前驱体进行煅烧，提高重金属离子吸附剂的强度，减少其在水体中的分散及使用过程中可能造成的二次污染。附图说明附图I为Na2Ti3O7吸附剂低放大倍数下的SEM 附图2为Na2Ti3O7吸附剂的XRD 附图3为Na2Ti3O7吸附剂高放大倍数下的SEM 附图4为Na2Ti3O7吸附剂对Cd2+的吸附速率曲线； 附图5为Na2Ti3O7吸附剂对Cd2+的解吸速率曲线； 附图6为Na2Ti3O7吸附剂的吸附效率与循环使用次数关系曲线； 附图7为Na2Ti3O7吸附剂较高放大倍数下的SEM图。具体实施方式 实施例I 将32g NaOH置于盛有160ml蒸馏水的烧杯中，磁力搅拌至室温，然后将2g P25纳米TiO2倒入烧杯中，超声清洗15min，使溶液混合均匀，将混合溶液均匀分为4份，置于40ml内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭、拧紧反应釜，将四个反应釜置于180°C的电热恒温干燥箱中，分别恒温反应40h，反应完毕后，自然冷却到室温，用玻璃棒将产物Na2Ti3O7前驱体取出放入烧杯中，加入蒸馏水，反复清洗、抽滤至溶液为中性，将其放入110°C的干燥箱中干燥5h，得到网状Na2Ti3O7前驱体，将其置于650°C的马弗炉中，煅烧O. 5h，随炉冷却到室温，得到网状的重金属离子吸附剂-Na2Ti3O7吸附剂。实施例2 将96g NaOH置于盛有160ml蒸馏水的烧杯中，磁力搅拌至室温，然后将2g P25纳米TiO2倒入烧杯中，超声清洗15min，使溶液混合均匀，将混合溶液均匀分为4份，置于40ml内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭、拧紧反应釜，将四个反应釜置于160°C的电热恒温干燥箱中，分别恒温反应72h，反应完毕后，自然冷却到室温，用玻璃棒将产物Na2Ti3O7前驱体取出放入烧杯中，加入蒸馏水，反复清洗、抽滤至溶液为中性，将其放入120 V的干燥箱中干燥4h，得到网状Na2Ti3O7前驱体，将其置于600°C的马弗炉中，煅烧3h，随炉冷却到室温，得到网状的重金属离子吸附剂-Na2Ti3O7吸附剂。实施例7 将64g NaOH置于盛有160ml蒸馏水的烧杯中，磁力搅拌至室温，然后将2g P25纳米TiO2倒入烧杯中，超声清洗15min，使溶液混合均匀，将混合溶液均匀分为4份，置于40ml内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭、拧紧反应釜，将四个反应釜置于220°C的电热恒温干燥箱中，分别恒温反应24h，反应完毕后，自然冷却到室温，用玻璃棒将产物Na2Ti3O7前驱体取出放入烧杯中，加入蒸馏水，反复清洗、抽滤至溶液为中性，将其放入100°C的干燥箱中干燥6h，得到网状Na2Ti3O7前驱体，将其置于550°C的马弗炉中，煅烧4h，随炉冷却到室温，得到网状的重金属离子吸附剂-Na2Ti3O7吸附剂。实施例8 将上述实施例所得产物进行测试，所得结果如下 附图I为Na2Ti3O7吸附剂的XRD图，由XRD数据可知，所制备的样品在2 Θ为10。、29。各有一很强的衍射峰，分别与Na2Ti3O7 (JCPDS卡片31—1329)的(001)峰、(300)峰对应，在23。、34。、48。各出现一个较弱的衍射峰，与Na2Ti3O7的(011)、(203)、(020)衍射峰对应，说明合成的样品为Na2Ti3O715附图2、7、3分别为Na3Ti8O17吸附剂低放大倍数下、较高放大倍数下、高放大倍数下的SEM图，由图可知，Na2Ti3O7吸附剂相互接触的两条纳米带紧紧的键嵌在一起，大大提闻了吸附剂的强度，其纳米带交叉、重叠、生长均匀。将上述实施例所得产物-Na2Ti3O7吸附剂对多种重金属进行吸附试验，其过程及所得数据类似，以Na2Ti3O7吸附剂对水样中Cd2+的吸附进行分析。附图4为Na2Ti3O7吸附剂对Cd2+的吸附速率曲线，由图可以看出，随着吸附时间的延长，水样中Cd2+离子浓度不断降低，吸附率逐渐升高，当吸附时间达到150min时，几乎达 到吸附饱和状态，离子浓度仅为O. 005mg/L,吸附率已经达到95. 0%，此后，随着吸附时间继续延长，吸附率变化不大，这是因为在吸附开始阶段，水样中Cd2+离子浓度相对较高，且随着被吸附Cd2+离子的不断累积，Na2Ti3O7吸附剂有限的表面积不断减少直至吸附饱和状态。附图5为Na2Ti3O7吸附剂对Cd2+的解吸速率曲线，测定条件为采用NaOH溶液将几乎达到吸附饱和状态的水样PH调节为12，由图可以看出，在开始阶段，水样中的Cd2+离子浓度快速增大，解吸速率较快，随着解吸时间的延长，水样中Cd2+离子浓度继续增加，当解析时间达到245min时，解吸率为94%，仍有6%的Cd2+没有从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Na2Ti3O7吸附剂的制备方法，其特征在于：以P25纳米TiO2为基体材料，以NaOH为反应溶剂，采用水热法制备出网状的Na2Ti3O7前驱体，将其置于马弗炉中煅烧，得到Na2Ti3O7吸附剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈建兴，张加艳，王泰林，魏长宝，
申请(专利权)人：山东轻工业学院，
类型：发明
国别省市：