无机盐提高有机双水相分离多壁碳纳米管分散液的方法与流程

本发明涉及一种多壁碳纳米管分散悬浮液的分离回收领域，更确切地说，本发明提供一种提高有机双水相分离体系分离原多壁碳纳米管分散悬浮液的无机盐，以制备无机双水相分离体系的方法。

背景技术：

碳纳米管自发现以来就成为人们研究的热点，碳纳米管的发现是材料科学界具有代表性的突破和发展，它已成为材料界、医学界、物理界、化学界研究的热门。广泛应用于场致发射材料、纳米电器件、纳米机械、储氢材料、导热材料、电子材料、催化剂材料、纳米复合材料等领域，但碳纳米管的高效应用依然存在较多亟待解决的问题。因此，研究解决碳纳米管使用中存在的问题具有重要意义。

通常购买或自制的碳纳米管团聚现象很严重，要发挥其有效性能，需将其高度分散。但若将分散碳纳米管悬浮液随意弃置于环境中，带来的将是碳纳米管二次污染的问题。因此，研制出一种可以将均匀稳定分散在水中的碳纳米管分离回收的方法也是碳纳米管使用和碳纳米管后续处理的关键，若能实现碳纳米管的高度分散-有效回收，这将极大地推动碳纳米管的使用并逐步解决其现存的很多问题。因此,寻找出一种环保且能高效地从水中分离出碳纳米管的方法势在必得。

双水相分离技术是一种新型的分离方法，至今，双水相提取分离技术已被广泛应用于天然产物分离、生物提取、金属离子分离等领域。双水相分离法与其他传统的分离技术相比，其优势在于体系含水量高、具有快速分离、分离环境温和、生物相容性高，体系可放大进行连续操作等特点。双水相萃取技术与超声波、微波、壳聚糖沉淀相结合等技术已经很成熟。

有机双水相体系在分离回收多壁碳纳米管过程中存在有机溶剂的挥发等问题，无机盐-醇双水相体系刚好解决了溶剂挥发的问题，并且该体系几乎不使用有毒溶剂，具有快速分离、分离环境温和、避免了使用超声波、微波后对人体造成的伤害，形成双水相的无机盐和醇类可回收利用，达到快速分离、经济环保的分离目的，是一种新型绿色环保萃取技术，有很大的发展前途。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种经济、简单、快速、环保地分离回收碳纳米管悬浮液的方法，在有机双水相分离体系中加入无机盐应用于多壁碳纳米管分散悬浮液的回收中，能达到较好的分离效果。

本发明进一步限定的技术方案是包括步骤：

Ⅰ、称取已被分散的多壁碳纳米管于反应器中，加入超纯水，超声分散后于容量瓶中定容摇匀后转入容器中，继续超声分散，得到分散储备液。

Ⅱ、移取一定超纯水和一定量水溶性溶剂醇类混合，按少量多次加入称量好的无机盐（硫酸铵）固体，溶解并搅拌均匀，形成稳定的无机双水相分离体系。

Ⅲ、移取一定量多壁碳纳米管分散悬浮液代替超纯水，与Ⅱ中确定体积的醇相混合，组成待分离的混合样，加入Ⅱ中确定质量的硫酸铵固体，使其形成无机双水相，对分散悬浮液进行分离回收。

进一步的：步骤Ⅰ中的分散悬浮液为β-CD改性的碳纳米管分散悬浮液，超声分散都为30min-50min，静置时间为10min-20min。步骤Ⅰ中反应器容量200mL-250mL，容量瓶和试剂瓶均为500mL-1000mL；

进一步的：步骤Ⅰ和步骤Ⅲ中分散储备液均为0.2g/L的β-CD改性的多壁碳纳米管分散储备液。

进一步的：步骤Ⅱ和步骤Ⅲ中所述硫酸铵固体与混合液的固液比为1:100-2:100。

进一步的：步骤Ⅱ和步骤Ⅲ中所述醇类为正丙醇，与多壁碳纳米管分散悬浮液和超纯水体积比为2:5-1:1。

本发明的有益效果是：（1）本发明采用在有机双水相体系中加入无机盐以形成无机盐-醇双水相分离体系，对多壁碳纳米管分散悬浮液进行离，溶液出现分层，分别是：富醇上相-β-CD改性的多壁碳纳米管（β-CD-MWNTs）溶液混合相-盐水下相，可分别倒出，有效地将多壁碳纳米管从分散悬浮液中分离出来；（2）无机双水相分离体系与有机双水相分离体系相比，几乎不使用有毒的有机溶剂，具有快速分离、分离环境温和的特点；无需使用超声波、微波；（3）本实验所使用的形成无机双水相的无机盐和醇类可以回收利用，达到经济环保的分离目的，是一种新型绿色环保萃取技术，有很大发展前途。

附图说明

图1为本发明的多壁碳纳米管分散悬浮液的分离方法流程图；

图2为β-CD-CNTs 分散悬浮液在加入无机盐的有机溶剂中的分离效果图（从左至右分别为a分离前，b分离后）。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种利用无机盐提高有机双水相分离回收多壁碳纳米管分散液的方法，流程图如图1所示，包含如下步骤：

Ⅰ、称取200 mg β-CD-MWNTs 于250 mL反应器中，加入200mL超纯水，超声分散40 min，将分散液转移至1000 mL容量瓶中， 定容至标线。倒入1000 mL试剂瓶中，继续超声分散 40 min，使溶液分散更均匀，得 0.2 g/L β-CD-MWNTs分散储备液；

Ⅱ、 分别移取10.00 mL超纯水与4mL水溶性溶剂正丙醇混合于25 mL试管中，按少量多次加入3.00g硫酸铵固体，溶解并用混匀机进行混匀，直至形成稳定的无机盐-醇双水相分离体系；

Ⅲ、 移取10.0 mL初始浓度为0.2 g/L 的β-CD-MWNTs分散储备液代替超纯水，同步骤Ⅱ中一样操作，使其形硫酸铵-正丙醇成双水相，对β-CD-MWNTs分散悬浮液进行分离回收。

该无机盐-醇双水相分离体系能将多壁碳纳米管分散悬浮液很好地分离回收，且形成双水相的无机盐和醇类可回收利用。

实施例2

本实施例提供的一种利用无机盐提高有机双水相分离回收多壁碳纳米管分散液的方法，流程图如图1所示，包含如下步骤：

步骤Ⅰ如实施例1所述

Ⅱ、 分别移取10.00 mL超纯水与6mL水溶性溶剂正丙醇混合于25 mL试管中，按少量多次加入3.00g硫酸铵固体，溶解并用混匀机进行混匀，直至形成稳定的无机盐-醇双水相分离体系；

Ⅲ、 移取10.0 mL初始浓度为0.2 g/L 的β-CD-MWNTs分散悬浮液代替超纯水，同步骤Ⅱ中一样操作，使其形硫酸铵-正丙醇成双水相，对β-CD-MWNTs分散悬浮液进行分离回收。

实施例3

本实施例提供的一种利用无机盐提高有机双水相分离回收多壁碳纳米管分散液的方法，流程图如图1所示，包含如下步骤：

步骤Ⅰ如实施例1所述

Ⅱ、 分别移取10.00 mL超纯水8mL水溶性溶剂正丙醇混合于25 mL试管中，按少量多次加入3.00g硫酸铵固体，溶解并用混匀机进行混匀，直至形成稳定的无机盐-醇双水相分离体系；

Ⅲ、 移取10.0 mL初始浓度为0.2 g/L 的β-CD-MWNTs分散悬浮液代替超纯水，同步骤Ⅱ中一样操作，使其形硫酸铵-正丙醇成双水相，对β-CD-MWNTs分散悬浮液进行分离回收。

实施例4

本实施例提供的一种利用无机盐提高有机双水相分离回收多壁碳纳米管分散液的方法，流程图如图1所示，包含如下步骤：

步骤Ⅰ如实施例1所述

Ⅱ、 分别移取10.00 mL超纯水6mL水溶性溶剂正丙醇混合于25 mL试管中，按少量多次加入4.00g硫酸铵固体，溶解并用混匀机进行混匀，直至形成稳定的无机盐-醇双水相分离体系；

Ⅲ、 移取10.0 mL初始浓度为0.2 g/L 的β-CD-MWNTs分散悬浮液代替超纯水，同步骤Ⅱ中一样操作，使其形硫酸铵-正丙醇成双水相，对β-CD-MWNTs分散悬浮液进行分离回收。

除上述实施例外，本发明还可有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。