CN103785223B - 一种氧化石墨烯净水滤芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化石墨烯净水滤芯的制备方法，所述的氧化石墨烯净水滤芯包括滤管、填充在滤管内部的滤芯层、以及包围在所述滤管外表面的保护层，所述滤管为氧化石墨烯滤管，所述保护层为无纺布保护层，所述滤芯层为高纯铜锌合金层；所述的制备氧化石墨烯净水滤芯的方法，工艺简单，所需原料来源广泛；该氧化石墨烯净水滤芯不仅可以有效的滤除水中的重金属离子，还可以更好地抑制细菌等微生物的滋生；净水效果好，使用寿命长，适用于家用净水设备。
Description
技术领域
本发明涉及饮用水净化技术领域，具体是一种氧化石墨净水滤芯的制备方法。
背景技术
伴随着社会经济的快速发展，水环境污染和水资源短缺问题日益突出，重金属由于其毒性高、不易降解并且易在生物体内富集，成为水体污染中的重要污染物；饮用水卫生事件时有发生，特别是重金属离子污染，严重影响人体健康，因此饮用水的安全卫生已引起社会各界的高度重视；一般的净水装置净化方式单一，仅能在一定程度上解决水的色度、浊度等轻度污染，对重金属离子的去除效果较差。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种氧化石墨烯净水滤芯，它不仅可以有效的滤除水中的重金属离子，还可以更好地抑制细菌等微生物的滋生；结构简单，使用寿命长，适用于家用净水设备。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：所述的氧化石墨烯净水滤芯，包括滤管、填充在滤管内部的滤芯层、以及包围在所述滤管外表面的保护层，其特征在于：所述滤管为氧化石墨烯滤管，所述保护层为无纺布保护层，所述滤芯层为高纯铜锌合金层；氧化石墨烯滤管采用氧化石墨烯，氧化石墨烯作为碳纳米材料，其理论表面积高达2900 m2/g，对铅的吸附容量可达800～1080mg/g，而现有技术的滤管材料对铅的最大吸附容量一般仅为180mg/g。另外，氧化石墨烯滤管的交换和洗脱速度都比现有技术水处理装置快，可使水得到深度净化。同时，由于其较大的交换容量，在处理同剂量的水时，所需滤芯层的填料填充量少，其滤芯层体积相应的比使用其它材料的滤芯层体积小，且吸附性更强；
本发明所述的氧化石墨烯净水滤芯的制备方法，包括以下工艺步骤：
（a）制备氧化石墨烯，采用化学氧化法制备得到氧化石墨浆料，然后加入冰水混合物稀释后搅拌均匀，加入双氧水去除溶液中残留的氧化剂，反应完毕后经洗涤、干燥得到氧化石墨烯；
（b）制备氧化石墨烯滤管，将氧化石墨烯粉末与聚丙烯粉末按照6:1的质量比均匀混合后装入滤管模具；然后将所述滤管模具逐渐升温达到200℃；在压力范围10～30MPa下对滤管模具加压15～30min，冷却脱模制得氧化石墨烯滤管；
（c）制备氧化石墨烯净水滤芯，在氧化石墨烯滤管中空部分填充高纯铜锌合金填料，构成所述滤芯层，在所述氧化石墨烯滤管外铺设无纺布，构成其无纺布保护层，得到氧化石墨烯净水滤芯。
本发明的有益效果是：
(1)、本发明的一种氧化石墨烯净水滤芯，其中的滤管采用氧化石墨烯为原料，显著增强了对水中有害物质的去除能力，尤其是重金属离子；由于氧化石墨烯吸附容量大，在处理同剂量的水时，所需滤芯层的填料填充量少，其滤芯层体积比相应的使用其它材料的滤芯层体积小，且吸附性更强；
(2)、氧化石墨烯配合高纯铜锌合金净水材料搭配，可以更好地抑制细菌等微生物的滋生；
(3)、本发明的氧化石墨烯净水滤芯结构简单轻巧，净水效果好，使用寿命长；适用于家用净水设备，包括水龙头净水器、净水壶等净水设备。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例所述的一种氧化石墨净水滤芯，按以下步骤进行制备：
1、制备氧化石墨烯，将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中，加入高锰酸钾后于40℃反应10小时，然后加入上述混合溶液体积2倍的冰水，搅拌均匀冷却到室温，再加入石墨质量3倍的过氧化氢溶液还原，反应完毕经洗涤、干燥，制得氧化石墨烯。
2、制备氧化石墨烯滤管，将1.5g氧化石墨烯粉末与聚丙烯粉末按照6:1的质量比均匀混合后装入滤管模具；然后将上述滤管模具逐渐升温达到200℃；在压力范围10～30MPa下对滤管模具加压20min，冷却脱模制得氧化石墨烯滤管。
3、制备氧化石墨烯净水滤芯，在氧化石墨烯滤管中空部分填充高纯铜锌合金填料，在氧化石墨烯滤管外加上无纺布保护层，得到氧化石墨烯净水滤芯。
将上述方法制备的氧化石墨烯净水滤芯放入净水器中，对饮用水中重金属离子的去除效果见下表：
| 重金属处理方式 | 砷 | 镉 | 铅 | 铬 | 汞 |
| 处理前重金属浓度(ppm) | 0.1 | 0.02 | 0.1 | 0.05 | 0.02 |
| 活性炭去除效果(ppm) | 0.03 | 0.01 | 0.02 | 0.02 | 0.01 |
| 活性炭50次的去除效果 | 0.08 | 0.016 | 0.07 | 0.04 | 0.015 |
| 氧化石墨烯去除效果(ppm) | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.005 | 0.001 |
| 氧化石墨烯100次的去除效果 | 0.0015 | 0.0013 | 0.0015 | 0.0058 | 0.0016 |
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种氧化石墨烯净水滤芯的制备方法，所述的氧化石墨烯净水滤芯包括滤管、填充在滤管内部的滤芯层、以及包围在所述滤管外表面的保护层，其特征在于：所述滤管为氧化石墨烯滤管，所述保护层为无纺布保护层，所述滤芯层为高纯铜锌合金层，所述的氧化石墨烯净水滤芯的制备方法，包括以下工艺步骤：
（a）制备氧化石墨烯，采用化学氧化法制备得到氧化石墨浆料，然后加入冰水混合物稀释后搅拌均匀，并添加双氧水去除溶液中残留的氧化剂，反应完毕后经洗涤、干燥得到氧化石墨烯；
（b）制备氧化石墨烯滤管，将氧化石墨烯粉末与聚丙烯粉末按照6:1的质量比均匀混合后装入滤管模具；然后将所述滤管模具逐渐升温达到200℃左右；在压力范围10～30MPa下对滤管模具加压15～30min，冷却脱模制得氧化石墨烯滤管；
（c）制备氧化石墨烯净水滤芯，在氧化石墨烯滤管中空部分填充高纯铜锌合金填料，构成所述滤芯层，在所述氧化石墨烯滤管外铺设无纺布，构成所述的无纺布保护层，得到氧化石墨烯净水滤芯。
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