率I?3°C/min，预氧化温度为250?300°C，在预氧化温度下的维持时间为0.5?2h。其它与【具体实施方式】二至七之一相同。
[0040]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】二至八之一不同的是:步骤二中所述碳化的程序为:升温速率5?10°C/min，碳化温度为800?1000°C，在碳化温度下的维持时间为I?3h，然后自然冷却至室温。其它与【具体实施方式】二至八之一相同。
[0041]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】二至九之一不同的是:步骤二中按I g碳化后的材料加入600?I OOOmL碱液的比例将碳化后的材料浸于碱液中。其它与【具体实施方式】二至九之一相同。
[0042]【具体实施方式】十一:本实施方式与【具体实施方式】二至十之一不同的是:步骤二中碳化后的材料在碱液中的浸泡时间为2?17h。其它与【具体实施方式】二至十之一相同。
[0043]为验证本发明的效果，进行以下试验:
[0044]实施例1:
[0045]本实施例一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂按下列步骤实现:
[0046]一、将0.25g La(NO3)3.6H20溶于1g DMF(二甲基甲酰胺)中，然后按PAN与La(NO3)3.6H20质量比为3:1加入PAN，80°C加热至PAN完全溶解，得至IjPAN与DMF质量比为7:93的PAN的DMF溶液，对溶液进行高压静电纺丝，电压为15kV，接收距离为20cm，将纺丝膜浸于
0.lmol/L NaOH溶液中12h后，使用去离子水反复冲洗至pH中性，烘干；
[0047]二、将烘干的纺丝膜置于管式炉中，在空气中按rC/min的升温速率从室温升高到280°C，保持Ih对其预氧化。然后在氮气保护下进行碳化，碳化程序为以5°C/minn的升温速率升温至800 0C，保持2h，然后自然冷却至室温。将碳化后的材料按Ig碳材料/600mL NaOH的比例浸于0.lmol/L NaOH溶液3h后，使用去离子水冲洗碳材料至中性，烘干，得到镧-PAN基碳纳米纤维材料。
[0048]图1是本实施例制备得到的镧-PAN基碳纳米纤维材料扫描电镜图。由图1可以看出该材料呈纳米纤维结构，平均直径为290nm。而从图2可以看出镧粒子均匀的分布于碳纳米纤维中，不仅增加了磷的吸附点位，还有效地控制了镧的泄漏。
[0049](一)痕量磷吸附效果实验:
[0050]去离子水中磷初始浓度为10ygP/L，镧-PAN基碳纳米纤维材料投量为50mg/L，在室温(25 ± TC )下振荡O?24h，振荡速率为130rpm，在不同时间点取样测定溶液中磷浓度，
并计算磷去除率。
[0051 ]图3为痕量磷去除效果图。从图3中可以看出，镧-PAN基碳纳米纤维材料对痕量磷有很好的去除效果，对痕量磷的去除率达到100%，可有效控制饮用水出水中的磷含量，减小了管道微生物生长的风险，保证了生物稳定性。
[0052](二)HA吸附效果实验:
[0053]去离子水中HA初始浓度为3mgT0C/L，镧-PAN基碳纳米纤维材料投量为0.lg/L，用NaOH及HCl调节pH至中性。在室温(25±1°C)下振荡O?24h，振荡速率为130rpm，在不同时间点取样测定溶液中TOC浓度，并计算TOC去除率。
[0054]从图4可知，镧-PAN基碳纳米纤维材料不仅有吸附磷的特殊功能，还保有碳的基本功能对有机物的吸附。该材料对HA的去除率可达90%，且从图中可以看到，在取样时间范围内，随时间的延长，HA去除率呈递增趋势，且并没有达到饱和的迹象，即继续延长时间，HA的去除率可能会得到进一步提高。有机物是生物稳定性公认的限制因子，水厂出水中有机物的减少可降低管网微生物爆发的可能性。
[0055](三)HA及磷进行同时吸附去除实验:
[0056]去离子水中磷和HA初始浓度分别为10yg P/L、5mg T0C/L，镧-PAN基碳纳米纤维材料材料投量为0.5g/L，用NaOH及HCl调节pH至中性。在室温(25 ± 1°C )下振荡O?24h，振荡速率为130rpm，在不同时间点取样测定溶液中磷及TOC浓度，并计算磷及TOC去除率。
[0057]若能同时去除有机物和磷，则能更为行之有效的控制管网带来的二次污染。而从图5可知，镧-PAN基碳纳米纤维材料材料可达到该目标一一当有机物和磷同时存在时，该材料仍可使磷的去除率达到100 %，同时还可去除95 %以上的HA，极大地降低了微生物在管道中滋生的风险，保证了龙头水水质安全。
【主权项】
1.一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂，其特征在于该吸附剂为镧-聚丙烯腈基碳纳米纤维材料，是将纳米级镧化合物均勾负载到碳纳米纤维内部和表面得到的。2.如权利要求1所述的一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行: 一、将La(NO3)3.6H20溶于DMF中，然后加入PAN，于50?100°C加热至PAN完全溶解，得到PAN的DMF溶液，然后对PAN的DMF溶液进行高压静电纺丝得到纺丝膜，将得到的纺丝膜经碱液处理后，使用去离子水反复冲洗至PH中性，烘干； 二、将烘干的纺丝膜置于管式炉中，在空气中对其预氧化，然后在氮气保护下进行碳化，将碳化后的材料浸于碱液中，浸泡后使用去离子水冲洗碳材料至中性，烘干，即得到吸附剂。3.根据权利要求2所述一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一中PAN与La(NO3)3.6H20质量比为(I?10):1。4.根据权利要求2所述一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一所述PAN的DMF溶液中PAN与DMF的质量比1: (7.3?19)。5.根据权利要求2所述一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一中高压静电纺丝电压为15?20kV，湿度为20%以下，接收距离为10?20cm。6.根据权利要求2所述一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一和二中所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水，碱液浓度为0.1mol/L07.根据权利要求2所述一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一中纺丝膜在碱液中浸泡时间为10?16h。8.根据权利要求2所述一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂的制备方法，其特征在于步骤二中纺丝膜的预氧化程序为:升温速率I?3°C/min，预氧化温度为250?300°C，在预氧化温度下的维持时间为0.5?2h。9.根据权利要求2所述一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述碳化的程序为:升温速率5?10°C/min，碳化温度为800?1000°C，在碳化温度下的维持时间为I?3h，然后自然冷却至室温。10.根据权利要求2所述一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂的制备方法，其特征在于步骤二中按Ig碳化后的材料加入600?100mL碱液的比例将碳化后的材料浸于碱液中，碳化后的材料在碱液中的浸泡时间为2?17h。
【专利摘要】一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂及其制备方法，涉及一种吸附剂及其制备方法。本发明是要解决现有的吸附剂对水中痕量磷去除率低、有机物和磷不能同时去除的问题。该吸附剂为镧-聚丙烯腈基碳纳米纤维材料，方法：一、将La(NO3)3·6H2O溶于DMF中，加入PAN，溶解，得到PAN的DMF溶液，对溶液进行高压静电纺丝得到纺丝膜，将得到的纺丝膜经碱液处理后，使用去离子水反复冲洗，烘干；二、将烘干的纺丝膜置于管式炉中，在空气中预氧化，碳化，将碳化后的材料浸于碱液中，浸泡后使用去离子水冲洗碳材料至中性，烘干，即得到吸附剂。本发明可同时并有效的对痕量磷和有机物进行去除。本发明用于碳吸附材料领域。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/20, B01J20/30, C02F101/30, C02F1/58, C02F101/10, B01J20/28
【公开号】CN105617990
【申请号】CN201610104447
【发明人】王威, 张欣桐, 何皎洁, 冯惠, 王俏, 崔福义
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月25日