CN105347430A - 一种有效降解污水中氧化石墨烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有效降解污水中氧化石墨烯的方法，包括以下步骤：（1）取工业污水，超声1~3小时后，调节pH值为1~4；（2）加入FeCl3，搅拌均匀后，加入H2O2；FeCl3的加入量为每200mL工业污水中加入0.5~2mg；H2O2与FeCl3的加入比例为2~5mL：0.5~2mg，优选比例为4mL:1mg；（3）将步骤（2）所得溶液置于紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1mL？H2O2，照射时间2~50天。采用本发明方法能有效降解工业污水中氧化石墨烯，且成本低，无污染。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种有效降解污水中氧化石墨烯的方法。
背景技术
氧化石墨烯(GrapheneOxide，GO)是石墨烯的一种衍生物，其平均粗糙程度为0.6nm，是由氧化石墨通过超声剥离而形成的单层或多层氧化石墨烯，其片层有很多含氧基团，如羟基、羧基、环氧基等。由于石墨烯及其衍生物具有优异的物理性质，已经在材料学、能源、生物医学等领域被广泛使用。随着石墨烯衍生物生产工艺的改进，生产成本的降低，其使用领域将进一步扩大，在生产、使用和废旧材料处理中产生的含石墨烯衍生物垃圾将迅速增多。
目前多采用生物和酶降解碳纳米材料，还未建立化学结构-降解相关研究。石墨烯是2004年由英国曼彻斯特大学学者发现，其制备纯化、物理化学特性研究仍处于探索阶段，降解转化的研究基本还未开展。所以在对含有氧化石墨烯的工业污水排放，必然就要考虑有效的降解污水中的氧化石墨烯。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效降解氧化石墨烯的方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种有效降解污水中氧化石墨烯的方法，包括以下步骤：
（1）取工业污水，超声1~3小时后，调节pH值为1~4（采用5%HCl或1mol/L的NaOH水溶液进行调节）；
（2）加入FeCl3，搅拌均匀后，加入H2O2；FeCl3的加入量为每200mL工业污水中加入0.5~2mg；H2O2与FeCl3的加入比例为2~5mL：0.5~2mg，优选比例为4mL：1mg；
（3）将步骤（2）所得溶液置于紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1mLH2O2，照射时间2~50天。
其中，工业污水中氧化石墨烯的浓度为0.5~3mg/mL。
步骤（1）中调节pH值为1~3，优选pH值为3。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明使用了紫外光结合芬顿法可产生更多的·OH，显著提高降解有机物分解速率降解，破坏氧化石墨烯的碳骨架。使用短波长(λ=185nm)使其降解更彻底，从而消除其对环境的毒性危害。另外，芬顿试剂对环境不会产生污染，避免了花费额外人力物力进行后续的处理，同时使用的芬顿试剂价格便宜，成本低。
附图说明
图1为氧化石墨烯降解路径示意图；
图2为氧化石墨烯及本发明实施例1中工业污水中含有的氧化石墨烯在不同降解时间下的紫外光谱图；
图3为图2中各降解时间下的氧化石墨烯在λ=200nm下的紫外吸光度曲线图。
图中，GO-氧化石墨烯，1-降解1小时的氧化石墨烯，2-降解8小时的氧化石墨烯，3-降解3天的氧化石墨烯，4-降解11天的氧化石墨烯，5-降解18天的氧化石墨烯，6-降解28天的氧化石墨烯。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
取工业污水200mL（氧化石墨烯浓度为1mg/mL），超声1小时。用5%HCl调节废水的pH=1（根据需要调至的pH值选择HCl或NaOH溶液进行调节）；然后加入1mgFeCl3，搅拌均匀，再加入2mLH2O2，将溶液放在紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1mL的H2O2。如图2、图3所示，随着降解时间的增加，氧化石墨烯的紫外吸收峰逐渐消失。降解11天，发现氧化石墨烯溶液由沉淀状态变成悬浮状态，其粒径尺寸变小。降解18天样品溶液变黄色，C=C键被打开，碳骨架逐渐消失。28天后氧化石墨烯完全降解，溶液变澄清。降解过程如图1所示。
实施例2-32
取工业污水200mL，降解过程同实施例1，具体采用的原料配比及实验参数见表1。
表1各实施例的降解条件
| 实施例 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| GO/mg·mL-1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 超声时间/h | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 |
| pH | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 |
| 氯化铁/mg | 1 | 1 | 1 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 |
| 过氧化氢/mL | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 |
| 完全降解时间/天 | 25 | 20 | 35 | 30 | 28 | 25 | 35 | 25 | 15 | 3 | 28 | 35 |
| 实施例 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 |
| GO/mg·mL-1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 超声时间/h | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| pH | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 氯化铁/mg | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 过氧化氢/mL | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 完全降解时间/天 | 30 | 28 | 40 | 30 | 25 | 20 | 38 | 25 | 20 | 6 | 28 | 45 | 35 | 14 | 50 |
| 实施例 | 29 | 30 | 31 | 32 |
| GO/mg·mL-1 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 超声时间/h | 3 | 3 | 3 | 3 |
| pH | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 氯化铁/mg | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 过氧化氢/mL | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 完全降解时间/天 | 18 | 10 | 2 | 20 |
从以上实施例可以看出，随着工业污水的pH值的升高，降解效率逐渐提高，当pH值高于3后，降解效率降低；H2O2和FeCl3共同组成的氧化体系对降解也有影响。对工业污水中氧化石墨烯降解的最佳工艺为：将工业污水稀释至氧化石墨烯含量为0.5mg·mL-1，超声3小时，调节pH值为3，加入氯化铁（稀释后的工业污水每200mL加入1mg）搅拌均匀后，再加入过氧化氢（稀释后的工业污水每200mL加入4mL），放在紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1mL的H2O2，2天即可完全降解污水中的氧化石墨烯。
Claims (5)
1.一种有效降解污水中氧化石墨烯的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）取工业污水，超声1~3小时后，调节pH值为1~4；
（2）加入FeCl3，搅拌均匀后，加入H2O2；所述FeCl3的加入量为每200mL工业污水中加入0.5~2mg；所述H2O2与FeCl3的加入比例为2~5mL：0.5~2mg；
（3）将步骤（2）所得溶液置于紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1mLH2O2，照射时间2~50天。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述工业污水中氧化石墨烯的浓度为0.5~3mg/mL。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（1）中调节pH值为1~3。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤（1）中调节pH值为3。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）中H2O2与FeCl3的加入比例为4mL：1mg。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160224 |