CN106076272A - 一种重金属离子吸附剂的制备方法 - Google Patents

一种重金属离子吸附剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106076272A
CN106076272A CN201610478141.3A CN201610478141A CN106076272A CN 106076272 A CN106076272 A CN 106076272A CN 201610478141 A CN201610478141 A CN 201610478141A CN 106076272 A CN106076272 A CN 106076272A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene oxide
montmorillonite
preparation
suspension
adsorbent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610478141.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106076272B (zh
Inventor
杨伟
喻鹏
王捍卿
包睿莹
谢邦互
杨鸣波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University
Original Assignee
Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University filed Critical Sichuan University
Priority to CN201610478141.3A priority Critical patent/CN106076272B/zh
Publication of CN106076272A publication Critical patent/CN106076272A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106076272B publication Critical patent/CN106076272B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28047—Gels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种重金属离子吸附剂(石墨烯‑蒙脱土‑壳聚糖复合凝胶)的制备方法，属于功能复合材料领域。本发明提供一种重金属离子吸附剂的制备方法，包括如下步骤：1)将蒙脱土粉末与氧化石墨烯悬浮液搅拌混匀得氧化石墨烯‑蒙脱土混合悬浮液；2)制备氧化石墨烯‑蒙脱土‑壳聚糖混合悬浮液；3)在氧化石墨烯‑蒙脱土‑壳聚糖混合悬浮液中加入还原剂，加热，进行还原反应制得石墨烯‑蒙脱土‑壳聚糖水凝胶。利用本发明方法制备的石墨烯‑蒙脱土‑壳聚糖(G‑MT‑CS)凝胶在具有优异吸附功能的同时，还具有类似于海绵的结构与压缩回复性能，不会受吸附过程中的搅拌振动而破坏。

Description

一种重金属离子吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种重金属离子吸附剂(石墨烯-蒙脱土-壳聚糖复合凝胶)的制备方法，属于功能复合材料领域。
背景技术
壳聚糖(CS)，一种在自然界大量存在的天然高分子，其来源广泛，是在自然界的含量仅次于纤维素的天然高分子，也是天然多糖中少见的带正电荷的高分子物质，其分子链上有大量的羟基和氨基，和纤维素一样分子链一样含有大量的氢键，但是它会在酸性条件下溶解，所以研究者们在使用壳聚糖时都会采用醋酸来对其进行溶解，并进一步进行后续工作。由于其分子链上羟基和氨基的作用，使得壳聚糖本身就是很好的重金属离子吸附剂，氨基和羟基可以很好地与重金属离子形成螯合物，同时还有电负吸引的作用都会对大部分重金属离子产生吸附的效果。但是如果利用纯CS作为重金属污水的处理剂会存在很多问题，例如，如果重金属离子污水为酸性，则CS会溶于污水中达不到吸附效果。所以人们在利用CS处理污水前一般会对其进行交联处理，但是交联处理会反应掉其活性基团使其吸附率下降。还有的研究者用CS与其他物质进行复合得到的复合物比纯CS有更佳的吸附效果。
氧化石墨烯(GO)，由于GO表面的含氧基团使得GO易溶于水，当GO被还原时会形成石墨烯水凝胶，凝胶有很大的孔隙率以及比表面积，这使其有很强的吸附能力。
蒙脱土(MT)是一种有片层结构的无机物，本身有很强的吸附能力和阳离子交换性能，研究者已经对纯MT以及改性后的MT做了重金属吸附试验，发现其对重金属离子有较好的吸附能力；其最大的优点是价格便宜。
公开号为CN105622960A的专利申请公开了一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯复合水凝胶及其制备和应用，所得吸附剂能够吸附电镀工业废水中重金属离子，有效降低废水中重金属离子的含量。
公开号为CN105344329A专利申请公开了一种氧化石墨烯/壳聚糖微球及其制备方法，所得微球具有机械性能好，易沉降、对重金属离子的螯合能力强和对重金属离子的吸附性能好等特点。
公开号为CN103877953B的专利公开了一种用于污水处理的水凝胶及其制备方法，其以聚乙烯醇、壳聚糖、羧甲基纤维素钠、氧化石墨烯、海藻酸钠为原料，所得的水凝胶能够高效吸附水中重金属离子，具有高吸附容量、高选择性，可循环再生利用，生物可降解等特点。
但是，现有技术中尚未有石墨烯-蒙脱土-壳聚糖复合凝胶作为重金属离子吸附剂的相关报道。
发明内容
本发明旨在提供一种重金属离子吸附剂的制备方法，利用该方法制得的吸附剂对重金属离子有很好的吸附能力，同时还具有类似于海绵的结构与压缩回复性能，不会受吸附过程中的搅拌振动而破坏，即所得吸附剂的机械强度较好，此外所得吸附剂还有较高的重复利用率。
本发明的技术方案：
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种重金属离子吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将蒙脱土粉末与氧化石墨烯悬浮液搅拌混匀得氧化石墨烯-蒙脱土混合悬浮液，其中，蒙脱土与氧化石墨烯悬浮液的比例为：10ml氧化石墨烯悬浮液中添加0.01～0.7g蒙脱土；
2)向氧化石墨烯-蒙脱土混合悬浮液中加入醋酸，然后加入壳聚糖粉末，搅拌制得均匀粘稠的氧化石墨烯-蒙脱土-壳聚糖混合液；其中，醋酸的添加体积为氧化石墨烯悬浮液体积的1～3(优选为2)％，壳聚糖与氧化石墨烯悬浮液的比例为：10ml氧化石墨烯悬浮液需0.1～0.5(优选为0.2～0.3g)g壳聚糖；
3)在氧化石墨烯-蒙脱土-壳聚糖混合液中加入还原剂，搅拌使还原剂分散均匀，然后将氧化石墨烯-蒙脱土-壳聚糖混合液于30～70(优选为50℃)℃下进行加热还原反应制得石墨烯-蒙脱土-壳聚糖水凝胶；所得水凝胶即是本发明的重金属离子吸附剂。
优选的，步骤1)中，蒙脱土与氧化石墨烯悬浮液的比例为：10ml氧化石墨烯悬浮液中添加0.05～0.7g蒙脱土；进一步优选为10ml氧化石墨烯悬浮液中添加0.05～0.4g蒙脱土；更优选为10ml氧化石墨烯悬浮液中添加0.1g蒙脱土。
优选的，步骤1)中所述氧化石墨烯悬浮液的质量浓度为0.2％～1.5％；如果悬浮液的浓度太大形成的水凝胶有裂缝，强度差，如果浓度太小则形不成水凝胶。
优选的，步骤1)中，氧化石墨烯悬浮液的制备方法为：将氧化石墨烯溶于蒸馏水中，于500～700W(优选为600W)下超声处理20～40(优选为30min)分钟即可。
优选的，步骤1)中，蒙脱土粉末与氧化石墨烯悬浮液搅拌混匀得氧化石墨烯-蒙脱土混合悬浮液的方法为：将蒙脱土粉末加入氧化石墨烯悬浮液中，于400～600(优选为500r/min)r/min搅拌速率下磁力搅拌5～15(优选为10min)min，然后于500～700W(优选为600W)下超声处理20～40(优选为30min)分钟即可。
优选的，步骤2)中，搅拌条件为：搅拌速率400～600(优选为500)r/min，搅拌时间1～3h。
优选的，步骤3)中，所述还原剂为VC、硼氢化钠或水合肼；优选为VC，VC还原比较温和，形成的凝胶也较好。
优选的，步骤3)中，还原剂的加入量为氧化石墨烯悬浮液质量的0.5～10％。本发明加入还原剂作用就是将氧化石墨烯还原为石墨烯，从而形成水凝胶。本发明中，原料必须使用氧化石墨烯，然后在使用还原剂还原氧化石墨烯的过程中，材料才能形成多孔结构，从而增加了凝胶材料与废水之间的接触面积；如果不还原，那么材料是形不成水凝胶的，只是粘稠的液体。
优选的，步骤3)中，搅拌条件为：搅拌速率400～600(优选为500)r/min，搅拌时间5～15min。
优选的，步骤3)中，加热还原6～24小时(优选为12小时)小时制得石墨烯-蒙脱土-壳聚糖水凝胶。
进一步，所述重金属离子吸附剂的制备方法还包括步骤4)：对石墨烯-蒙脱土-壳聚糖水凝胶进行冻干处理，得到石墨烯-蒙脱土-壳聚糖水凝胶气凝胶；冻干后的吸附效果更好。
优选的，步骤4)中所述冻干的条件为-55～-45(优选为-50)℃，真空度为10～20(优选为15)Pa。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种重金属离子吸附剂，其采用上述制备方法制得。
本发明的有益效果：
(1)由于氧化石墨烯(GO)这种具有高比表面积材料的加入使得该凝胶比纯CS形成的凝胶有更大的比表面积，在进行吸附的过程中与所作用的液体有更大的接触面积，作用基团得到更大程度的利用，提高了吸附速率和总量。
(2)该方法制备的石墨烯-蒙脱土-壳聚糖(G-MT-CS)凝胶具有类似于海绵的结构与压缩回复性能，不会受吸附过程中的搅拌振动而破坏。
(3)G-MT-CS凝胶由于是块状三维结构，使得其相比于粉末颗粒材料要便于收集，吸附后很方便取出回收。
(4)该材料还具有很高的重复利用率，且多次利用后仍保持较高的吸附效率。
(5)本发明所得重金属离子吸附剂能够吸附工业废水中的Cr6+、Cr3+，Hg+，Cu2+等重金属离子。
(6)壳聚糖一般在没交联的情况下会溶解于酸性溶液中，但交联处理又会减少其活性位点影响重金属离子的吸附性能，通过本发明方法制备的复合材料在壳聚糖未经交联处理的情况下材料也能够稳定悬浮于酸性溶液中；因此利用本发明方法制得的吸附剂直接可用来吸附酸性废水中的重金属离子。
附图说明：
图1为对比例二所得材料的SEM图。
图2为实施例六所得材料的SEM图，可以看到，实施例六形成了较好的多孔结构，并且形成的孔壁较薄。
图3为实施例五所得材料的SEM图。
图4为实施例一及其对比例一和实施例二到实施例四，实施例五及其对比例二和实施例六到实施例八所得材料对K2Cr2O7溶液的吸附量随蒙脱土添加量的变化图。
图5为实施例五及其对比例一和实施例六到实施例八所得材料的储能模量的对比图。
图6为实施例六所得材料解吸附后的吸附量与吸附次数的关系图。
具体实施方式
本发明提供了一种制备具有海绵结构和具有压缩回复性能的用于吸附重金属离子(如Cr6+)的石墨烯-蒙脱土-壳聚糖气凝胶的方法，该方法合成的三元气凝胶中三种组分很好的结合在一起，同时具有了很高的比表面积。这种气凝胶对重金属离子(Cr6+)有很好的吸附能力，尤其对于在酸性条件下的重金属离子(Cr6+)废水的处理方面有很好的效果，此外其还有较高的重复利用率。
本发明可采用以下实施方式制备石墨烯(G)-蒙脱土(MT)-壳聚糖(CS)三元交联还原体系复合材料，即向配制好的GO-MT-CS混合液中加入还原剂VC，具体包括以下步骤：
(1)配制GO悬浮液：将GO溶于蒸馏水，并600w超声30min得GO悬浮液；
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取一定量的MT粉末于GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO混合悬浮液中加入少量醋酸，然后加入CS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的混合液中加入一定量的VC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中还原12h得到GO-MT-CS水凝胶。
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对GO-MT-CS水凝胶进行冻干处理，即可得到GO-MT-CS气凝胶。
以下实施例只是几种典型的实施方式，并不能起到限制本发明的作用，本领域的技术人员可以参照实施例对技术方案进行合理的设计，同样能够获得本发明的结果。
实施例一
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，600w频率下超声30min；
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取0.05gMT粉末加入上述配制的10mL GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀的混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO混合悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.2gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的液体中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中还原反应12h得到G-MT-CS水凝胶；
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对G-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
实施例一的对比例一
(1)配制GO悬浮液悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min；
(2)配制GO-CS混合液：往上述配制的10mL GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.2gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(3)G-CS水凝胶的形成：往上述(2)中得到的液体中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-CS的水凝胶；
(4)G-CS气凝胶的制备：对GO-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
实施例二
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min；
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取0.1gMT粉末于上述配制的10mL GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.2gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h。得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的液体中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-MT-CS水凝胶；
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对G-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
实施例三
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min；
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取0.2gMT粉末于上述配制的10mL GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.2gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的混合液中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-MT-CS水凝胶；
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对G-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
实施例四
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min。
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取0.4gMT粉末于上述配制的10mL GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.2gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的混合液中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-MT-CS水凝胶；
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对GO-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
实施例五
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min；
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取0.05gMT粉末于上述配制的10mL GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.3gCS粉末，500r/min磁力搅拌，得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的混合液中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-MT-CS水凝胶；
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对G-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
实施例五的对比例一：
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min；
(2)配制GO-CS混合液：往上述配制的10mL GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.3gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(3)G-CS水凝胶的形成：往上述(2)中得到的混合液中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-CS水凝胶；
(4)G-CS气凝胶的制备：对G-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-CS气凝胶。
实施例六
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min；
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取0.1gMT粉末于上述配制的10mL GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.3gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的混合液中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-MT-CS水凝胶；
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对G-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
实施例七
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min；
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取0.2gMT粉末于上述配制的10mL GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.3gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的混合液中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-MT-CS水凝胶；
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对G-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
实施例八
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min；
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取0.4gMT粉末于上述配制的10mL GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.3gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的混合液中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-MT-CS水凝胶；
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对G-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
对比例二
(1)配制GO悬浮液：将1gGO溶于100mL蒸馏水，并600w超声30min；
(2)配制GO-MT混合悬浮液：称取0.8gMT粉末于上述配制的10mL GO悬浮液中，500r/min磁力搅拌10min后600w超声30min得到GO-MT均匀混合悬浮液；
(3)配制GO-MT-CS混合液：往MT-GO悬浮液中加入0.2mL醋酸，然后加入0.3gCS粉末，500r/min磁力搅拌2h，得到均匀粘稠的液体；
(4)G-MT-CS水凝胶的形成：往上述(3)中得到的混合液中加入0.5gVC，500r/min磁力搅拌10min，使得VC充分分散于混合液中，再将其置于50℃的烘箱中12h得到G-MT-CS水凝胶；
(5)G-MT-CS气凝胶的制备：对G-MT-CS水凝胶在-50℃，真空度为15Pa的条件下冻干处理，即可得到G-MT-CS气凝胶。
性能测试：
观察所得气凝胶的外观，可以得到如下结论：
在实施例一及其对比例一和实施例二到实施例四中由于加入的CS量(0.2g)较少，随着MT含量的逐渐增加，在MT加入量为0.05g时即实施例一，便形成了较好的多孔结构；
而实施例五及对比例二和实施例六到实施例八由于CS含量(0.3g)增大，所以需要更多的MT才能形成较完善的多孔结构，即MT加入量为0.1g时(实施例六)才形成了较好的多孔结构。但当MT加入过多时(MT含量大于等于0.8g)，材料完善的多孔结构又会遭到破坏，对比例二所得气凝胶的SEM图如图1，由图1也可证明MT含量为0.8g时得到的凝胶材料并没有形成多孔结构。
图2为实施例六所得气凝胶材料的SEM图，可以看到，实施例六形成了较好的多孔结构，并且形成的孔壁较薄。
图3为实施例五所得材料的SEM图。
图4是实施例一及其对比例一和实施例二到实施例四，实施例五及其对比例一和实施例六到实施例八对K2Cr2O7溶液的吸附情况，具体吸附实验是在pH为2，温度为15℃的条件下，取0.05g样品置于100ml浓度为200mg/L的K2Cr2O7溶液中，200r/min磁力搅拌下吸附3h。图中的纵坐标吸附量已转化为对Cr6+的吸附量；可以看到：在添加相同量蒙脱土的情况下，实施例一及其对比例一和实施例二到实施例四的吸附能力与实施例五及对比例二和实施例六到实施例八的吸附能力相差不大，这可能是因为实施例五及其对比例一和实施例六到实施例八中更多的CS形成了较厚的壁层，并不能充分使壳聚糖与溶液接触所造成的。但不管是实施例一及其对比例一和实施例二到实施例四还是实施例五及其对比例一和实施例六到实施例八，它们都是随着蒙脱土量的增加，吸附量在减少。
图5为实施例五及其对比例一和实施例六到实施例八所得气凝胶材料的储能模量的对比图，从中我们知道，随着频率的变化，储能模量并没有随之出现较大的改变，这说明在材料中形成了较好的网络的结构，其所得吸附材料结构稳定，在图5中，我们还发现随着蒙脱土量的增加，材料的储能模量也随之增加；随着MT的增加，储能模量增加，表明材料强度是增加的，尤其是加入0.1gMT的时候，储能模量增加较多，当MT加入量为0.05g时，由于材料还没有形成完善的孔状结构，因此材料的储能模量较低，当加入0.1，0.2g的时候材料形成较好的孔状结构，储能模量提高加多；当加入0.8gMT的时候，完善的孔状结构却开始变差；因此，为了同时保证较高的吸附量和较高的机械强度，本发明必须加入MT，但MT的加入了又不能过量。
我们还对其重复吸附率进行了研究，将吸附后的实施例六样品在质量分数为10％的NaOH溶液中进行解吸附，直到解吸附的溶液中没有Cr6+为止，然后用蒸馏水吸取残留的NaOH，再次冻干后又用于吸附，图6为实施例六所得样品的解吸附后的吸附量与吸附次数的关系图；从图6中我们发现，随着吸附次数的增加，吸附量只有略微的下降，这说明，该材料有很高的重复利用率。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将蒙脱土粉末与氧化石墨烯悬浮液搅拌混匀得氧化石墨烯-蒙脱土混合悬浮液，其中，蒙脱土与氧化石墨烯悬浮液的比例为：10ml氧化石墨烯悬浮液中添加0.01～0.7g蒙脱土；
2)向氧化石墨烯-蒙脱土混合悬浮液中加入醋酸，然后加入壳聚糖粉末，搅拌制得均匀粘稠的氧化石墨烯-蒙脱土-壳聚糖混合液；其中，醋酸的添加体积为氧化石墨烯悬浮液体积的1～3％，壳聚糖与氧化石墨烯悬浮液的比例为：10ml氧化石墨烯悬浮液中添加0.1～0.5g壳聚糖；
3)在氧化石墨烯-蒙脱土-壳聚糖混合液中加入还原剂，搅拌，使还原剂分散均匀，然后将氧化石墨烯-蒙脱土-壳聚糖混合液于30～70℃下加热，进行还原反应，制得石墨烯-蒙脱土-壳聚糖水凝胶。
2.根据权利要求1所述重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，蒙脱土与氧化石墨烯悬浮液的比例为：10ml氧化石墨烯悬浮液中添加0.05～0.7g蒙脱土；优选为10ml氧化石墨烯悬浮液中添加0.05～0.4g蒙脱土；更优选为10ml氧化石墨烯悬浮液中添加0.1g蒙脱土。
3.根据权利要求1或2所述重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述氧化石墨烯悬浮液的质量浓度为0.2％～1.5％。
4.根据权利要求1～3任一项所述重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，氧化石墨烯悬浮液的制备方法为：将氧化石墨烯溶于蒸馏水中，于500～700W下超声处理20～40min。
5.根据权利要求1～4任一项所述重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，蒙脱土粉末与氧化石墨烯悬浮液搅拌混匀得氧化石墨烯-蒙脱土混合悬浮液的方法为：将蒙脱土粉末加入氧化石墨烯悬浮液中，于400～600r/min搅拌速率下搅拌5～15min，然后于500～700W下超声处理20～40min。
6.根据权利要求1～5任一项所述重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，搅拌条件为：搅拌速率400～600r/min，搅拌时间1～3h。
7.根据权利要求1～6任一项所述重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述还原剂为VC、硼氢化钠或水合肼；还原剂的加入量为氧化石墨烯悬浮液质量的0.5～10％；优选的还原剂为VC。
8.根据权利要求1～7任一项所述重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，搅拌条件为：搅拌速率400～600r/min，搅拌时间5～15min；加热还原时间为6～24小时。
9.根据权利要求1～8任一项所述重金属离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述重金属离子吸附剂的制备方法还包括步骤4)：对石墨烯-蒙脱土-壳聚糖水凝胶进行冻干处理；进一步，冻干处理的条件为：冻干温度-55～-45℃，真空度10～20Pa。
10.一种重金属离子吸附剂，其特征在于，所述吸附剂采用权利要求1～9任一项所述的制备方法制得。
CN201610478141.3A 2016-06-24 2016-06-24 一种重金属离子吸附剂的制备方法 Active CN106076272B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610478141.3A CN106076272B (zh) 2016-06-24 2016-06-24 一种重金属离子吸附剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610478141.3A CN106076272B (zh) 2016-06-24 2016-06-24 一种重金属离子吸附剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106076272A true CN106076272A (zh) 2016-11-09
CN106076272B CN106076272B (zh) 2018-08-14

Family

ID=57253122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610478141.3A Active CN106076272B (zh) 2016-06-24 2016-06-24 一种重金属离子吸附剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106076272B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106732429A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 北京师范大学 处理放射性污染废水的颗粒吸附剂及其制备方法
CN107899522A (zh) * 2017-11-17 2018-04-13 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于锂电池回收的多层凝胶材料及制备方法
CN108048104A (zh) * 2017-12-12 2018-05-18 广东省石油与精细化工研究院 降低重金属活性的土壤调理剂、制备方法及其改良方法
CN109453743A (zh) * 2018-12-12 2019-03-12 郑州大学 一种氧化石墨烯/膨润土纳米片气凝胶、其制备方法及应用
CN110105632A (zh) * 2019-04-30 2019-08-09 合肥工业大学 一种抑制生物膜形成的双层复合气凝胶、制备方法及应用
CN110237826A (zh) * 2019-06-21 2019-09-17 郑州大学 一种用于去除重金属的无机多孔材料及其制备和应用
CN110787773A (zh) * 2019-09-30 2020-02-14 南京工业大学 一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法
CN111001389A (zh) * 2020-01-06 2020-04-14 河南工业大学 用于去除水中重金属的可再生纳米零价铁负载的废白土基活性炭的制备及使用方法
CN111167411A (zh) * 2020-01-17 2020-05-19 长沙凯天工研院环保服务有限公司 一种基于蒙脱石的多孔材料及其制备方法和应用
CN112023886A (zh) * 2020-08-07 2020-12-04 马鞍山中创环保科技有限公司 一种浓碱水中铝离子环保吸附剂及其制备方法
CN112076727A (zh) * 2020-08-21 2020-12-15 温州大学 一种重金属污染修复剂及制备方法
CN112473630A (zh) * 2020-11-13 2021-03-12 山东东岳化工有限公司 复合石墨烯壳聚糖气凝胶及其制备方法和应用
CN112808253A (zh) * 2020-12-30 2021-05-18 合肥学院 一种电场敏感性聚丙烯酰胺/MXene水凝胶及其制备方法与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103143319A (zh) * 2013-03-01 2013-06-12 暨南大学 一种石墨烯/粘土复合材料及其制备方法和应用
CN103804828A (zh) * 2014-02-14 2014-05-21 江南大学 一种吸附重金属离子的复合水凝胶及制备方法
CN104140631A (zh) * 2014-07-31 2014-11-12 中国地质大学（武汉） 一种氧化石墨烯/壳聚糖接枝型双网络水凝胶及其制备方法
CN104772113A (zh) * 2015-03-11 2015-07-15 华南理工大学 一种石墨烯/蒙脱石纳米复合材料及其制备方法与应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103143319A (zh) * 2013-03-01 2013-06-12 暨南大学 一种石墨烯/粘土复合材料及其制备方法和应用
CN103804828A (zh) * 2014-02-14 2014-05-21 江南大学 一种吸附重金属离子的复合水凝胶及制备方法
CN104140631A (zh) * 2014-07-31 2014-11-12 中国地质大学（武汉） 一种氧化石墨烯/壳聚糖接枝型双网络水凝胶及其制备方法
CN104772113A (zh) * 2015-03-11 2015-07-15 华南理工大学 一种石墨烯/蒙脱石纳米复合材料及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HENG ZHAO ET AL: "Preparation and adsorption capacity evaluation of graphene oxide-chitosan composite hydrogels", 《SCI CHINA MATER》 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106732429A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 北京师范大学 处理放射性污染废水的颗粒吸附剂及其制备方法
CN107899522A (zh) * 2017-11-17 2018-04-13 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于锂电池回收的多层凝胶材料及制备方法
CN107899522B (zh) * 2017-11-17 2020-08-28 罗帮亮 一种用于锂电池回收的多层凝胶材料及制备方法
CN108048104A (zh) * 2017-12-12 2018-05-18 广东省石油与精细化工研究院 降低重金属活性的土壤调理剂、制备方法及其改良方法
CN109453743A (zh) * 2018-12-12 2019-03-12 郑州大学 一种氧化石墨烯/膨润土纳米片气凝胶、其制备方法及应用
CN110105632A (zh) * 2019-04-30 2019-08-09 合肥工业大学 一种抑制生物膜形成的双层复合气凝胶、制备方法及应用
CN110237826B (zh) * 2019-06-21 2022-03-25 郑州大学 一种用于去除重金属的无机多孔材料及其制备和应用
CN110237826A (zh) * 2019-06-21 2019-09-17 郑州大学 一种用于去除重金属的无机多孔材料及其制备和应用
CN110787773A (zh) * 2019-09-30 2020-02-14 南京工业大学 一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法
CN111001389A (zh) * 2020-01-06 2020-04-14 河南工业大学 用于去除水中重金属的可再生纳米零价铁负载的废白土基活性炭的制备及使用方法
CN111167411A (zh) * 2020-01-17 2020-05-19 长沙凯天工研院环保服务有限公司 一种基于蒙脱石的多孔材料及其制备方法和应用
CN111167411B (zh) * 2020-01-17 2022-12-13 长沙凯天工研院环保服务有限公司 一种基于蒙脱石的多孔材料及其制备方法和应用
CN112023886A (zh) * 2020-08-07 2020-12-04 马鞍山中创环保科技有限公司 一种浓碱水中铝离子环保吸附剂及其制备方法
CN112076727A (zh) * 2020-08-21 2020-12-15 温州大学 一种重金属污染修复剂及制备方法
CN112473630A (zh) * 2020-11-13 2021-03-12 山东东岳化工有限公司 复合石墨烯壳聚糖气凝胶及其制备方法和应用
CN112808253A (zh) * 2020-12-30 2021-05-18 合肥学院 一种电场敏感性聚丙烯酰胺/MXene水凝胶及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106076272B (zh) 2018-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106076272A (zh) 一种重金属离子吸附剂的制备方法
US20220126267A1 (en) Co-pyrolyzed sludge biochar modified by lanthanum carbonate, preparation method and use thereof
Wang et al. Collagen/cellulose hydrogel beads reconstituted from ionic liquid solution for Cu (II) adsorption
CN105498707B (zh) 一种改性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备方法及应用
CN101829545B (zh) 一种利用蛋壳膜作为基体的重金属生物吸附剂及其制备方法
CN109174034A (zh) 一种铜离子印迹壳聚糖/羧甲基纤维素钠复合吸附剂及其制备方法
CN105504760B (zh) 一种用于处理含重金属污水的水凝胶材料及其制备方法
CN105013450A (zh) 一种负载双金属的海藻酸钠/羧甲基纤维素双功能微球吸附材料及其制备方法
CN112547021A (zh) 一种生物质基羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用
CN107867688A (zh) 一种用于空气净化及污水处理的柚子皮活性炭的制备方法
CN110652962A (zh) 一种三维多孔石墨烯/凹凸棒复合气凝胶及其制备方法
CN111330550B (zh) 一种Zr/La共改性的交联壳聚糖、其制备方法及用途
CN111437778A (zh) 一种氨基修饰微晶纤维素/氧化石墨烯气凝胶及其制备方法和应用
CN106902779A (zh) 一种粉煤灰/壳聚糖复合吸附材料制备方法
CN104492391A (zh) 一种壳聚糖修饰的白蛋白纳米球重金属吸附材料的制备方法
CN109482158A (zh) “半干法”制备高性能三维网络吸附剂的方法
CN108636379A (zh) 一种带正电聚苯乙烯微球及其制备方法和应用
CN105597693B (zh) 一种用于污水处理的气凝胶材料及其制备方法
CN111018037A (zh) 一种基于聚丙烯腈纳米薄膜复合物的去除水中重金属汞离子的方法
CN108421526B (zh) 一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法及应用
CN105664864A (zh) 一种维管植物基多孔氧化聚合螯合吸附材料的制备方法与应用
CN109317110A (zh) 一种海藻酸钠/蒙皂石复合凝胶材料的制备及其去除水中铜离子的应用
CN103396519B (zh) 一种共聚固载β-环糊精多孔分离材料、制备方法及应用
CN111135796B (zh) 一种强效地质聚合除氟剂及其制备方法和应用
CN106076270B (zh) 一种功能性交联壳聚糖金属离子吸附剂

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant