CN107213882A - 一种磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法和应用 - Google Patents

一种磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法和应用。所述制备方法包括：聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备；聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的磁化和磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的提纯。所述应用是指在废水处理方面的应用，其包括如下步骤：调节废水的pH值为3～10，加入所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，常温震荡1～4小时，然后施加外界磁场，利用外界磁场对吸附材料磁化后与溶液分离，获得净化后的废水。本发明提供的吸附材料，制备方法简单，实验条件温和，成本和能耗较低，对多重重金属离子和有机污染物的吸附量高，废水处理效率高，最后，磁性分离回收简单方便无二次污染，解析吸附后重复利用效率高。

Description

一种磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法和应用
技术领域
本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法和应用。
背景技术
石墨烯(G)，它是由sp2杂化的碳原子以六边形排列形成的周期性蜂窝状二维碳质新材料，其厚度只有0.335nm。与传统的材料相比，石墨烯具有许多独特的优势，如理论比表面积高达2630m2/g(远高于常规活性炭)、材料本身的高电子迁移率、良好的化学稳定性等。然而，石墨烯材料片层间具有强烈的π-π相互作用，表面化学特性不活泼，而且石墨烯材料在水溶液中分散性能较差，易于团聚，导致在水相中可利用的比表面积减少，影响了石墨烯吸附特性的发挥，限制了石墨烯材料的广泛应用。
氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的一种重要衍生物，是由氧化石墨发生剥离而形成的单层或多层石墨，具有典型的准二维空间结构，在其单片上随机分布着大量的羟基和环氧基，以及单片边缘上分布的羧基和羰基，具备优良的生物亲和性，亲水性及其易于化学修饰等特性。氧化石墨烯上大量含氧官能团的存在为石墨烯材料作为一种吸附剂提供了丰富的吸附位点。利用氧化石墨烯中含氧活性基团的化学反应特性，可以与多种有特定化学和生物性能功能分子进行共价反应。如通过酰化或酯化反应可将生物分子或化学基团修饰在石墨烯上；也可以通过π－π堆叠作用、离子键或氢键等非共价键方式，对石墨烯进行表面功能化修饰。相关研究结果显示：修饰后的氧化石墨烯，从其薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的特性分布，这使得因此氧化石墨烯如同界面活性剂一般存在界面，并能降低界面间的能量。这些含氧基团可以与一些阴离子及金属离子，尤其是多价的离子发生强烈的络合作用，从而达到高效分离、富集水相中有害离子的功效。研究表明，将磁性纳米材料与石墨烯/氧化石墨烯复合，可以得到具有优异吸附性能，又可磁性分离的复合材料，在污水处理、有机物富集等方面有着潜在的应用。
中国专利CN103638894A中公开了一种改性石墨烯基四氧化三铁纳米复合材料的制备方法，该发明公开了采用3-巯丙基三乙氧基硅烷对石墨烯基四氧化三铁纳米材料进行改性后制备磁性氧化石墨烯复合材料的方法，但该方法的制备方法需要在N2保护下高温反应才能进行，且吸附重金属离子的范围有限。
中国专利CN102826613A中公开了一种以氧化石墨、可溶性高铁盐和还原剂肼为原料制备石墨烯基四氧化三铁纳米复合材料的方法。但该方法的制备方法需要在真空下进行干燥，且使用的水合肼在空气中会自燃自爆，具有强烈的腐蚀性与渗透性，危险性较大。
中国专利CN 103521191A公开了一种/二氧化钛/壳聚/氧化石墨烯复合材料的制备方法，该技术制备工艺稍显复杂，且制备出来的复合材料对重金属砷的吸附容量过小，不到10mg/g，基本没有应用价值。
中国专利CN104289181A公开了一种磁性羟基磷灰石/氧化石墨烯吸附剂的制备方法。但该方法的制备方法需要在真空下和高温下进行，难度较大，另外其对重金属离子的吸附容量相对偏小，与具有高比表面积的石墨烯难以相符。
中国专利CN106749923A在160KHz强度的超声波条件下，通入氮气和氩气并在50℃水浴下，制备一种超级网络结构氧化石墨烯水凝胶，但该吸附剂仅对个别染料有吸附作用，对于含多种染料及重金属污染物的水体缺乏实用性。
综上所述，目前制备磁性纳米材料与石墨烯/氧化石墨烯复合材料的制备方法存在反应温度高、反应条件苛刻或反应危险性高，也就是不适合生产应用，产品的吸附适用面窄或吸附效果不理想等问题。
发明内容
本发明提供了一种磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法和应用，用以解决目前制备方法不适合生产应用的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备：吡咯单体原位聚合与氧化石墨烯进行复合，具体过程为：将氧化石墨置于去离子水中超声震荡15小时，然后加入吡咯单体，常温搅拌0.5～2小时后加入FeCl3·6H2O，继续搅拌0.5～2小时，获得聚吡咯/氧化石墨烯的水溶液；
2)聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的磁化：采用磁性铁对聚吡咯/氧化石墨烯复合材料进行改性，使聚吡咯/氧化石墨烯复合材料具有磁分离特性，具体过程为：向聚吡咯/氧化石墨烯的水溶液中加入FeSO4.7H2O和FeCl3·6H2O，氮气保护下升温至80℃并搅拌30分钟，获得磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的粗品；
3)磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的提纯：向所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料粗品中加入30wt％的氨水溶液，持续搅拌1～3小时，然后磁性分离溶液中的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，水洗并干燥。
可选地，步骤1)中，氧化石墨是采用改进的Hummer的方法制备。所述改进的Hummer的方法具体可参见Sari,A.；Tuzen,M.Removal of mercury(II)from aqueous solutionusing moss(Drepanocladus revolvens)biomass:Equilibrium,thermodynamic andkinetic studies.J.Hazard.Mater.2009,171(1–3),500-507。
可选地，步骤1)中，氧化石墨和吡咯单体的投料比为(0.2g～0.8g):(0.5mL～2.0mL)；吡咯单体和FeCl3·6H2O的投料比为(0.5mL～2.0mL):(3g～12g)。
可选地，步骤1)中，氧化石墨和去离子水的重量比为1:(250～4000)。
可选地，步骤1)中，洗涤去除聚吡咯/氧化石墨烯的水溶液中多余的杂质离子。
可选地，步骤2)中，250～1000mL的聚吡咯/氧化石墨烯的水溶液中FeSO4.7H2O的添加量为0.667～2.668g，FeCl3·6H2O的添加量为1～4g。
可选地，步骤3)中，氨水溶液的添加方式为滴加。
本发明还提供了上述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料在废水处理方面的应用，其包括如下步骤：调节废水的pH值为3～10，加入所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，常温震荡1～4小时，然后施加外界磁场，利用外界磁场对吸附材料磁化后与溶液分离，获得净化后的废水。常温震荡1～4小时后可实现对水体中污染物的高效去除。
可选地，所述100mL废水中，所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的添加量为5mg～20mg，优选5mg～10mg。
可选地，所述废水中重金属离子含量在100mg/L以下，所述废水中有机污染物的含量在80mg/L以下。
可选地，当吸附重金属离子时，所述废水pH值调为3-8，当吸附有机污染物时，所述废水pH值调为4～10。
可选地，所述调节pH值的试剂选择盐酸或氢氧化钠。
本发明提供的技术方案与现有技术相比，具有如下优势：
(1)制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备相对简单、易于操作，对实验的设备要求也不高，原材料中氧化石墨采用改良后的Hummers制备时，GO的产量高成本低。其它的材料成本也较低，总体磁性聚吡咯/氧化石墨烯的制备成本和能耗较低；
(2)制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制作工艺及吸附过程，绿色无二次污染，所使用的材料均属无毒或低毒的材料，操作安全性较高；材料拥有的磁性特性，使其在吸附完成后能够在外磁场的作用下磁性分离；
(3)制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料具有吸附容量高的特点，对重金属离子及有机污染物也都具有很好的吸附性能，尤其对一些常见的如汞Hg2+、铬Cr(VI)、铅Pb2+、镍Ni2+、镉Cd2+等重金属离子具有很好的吸附效果，在较低的固液比条件下，能同时实现对水中共存的重金属离子和有机污染物较高的去除效率；
(4)制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料具有较强的抗干扰能力，受环境中干扰的影响较小，非常适合对工业废水中重金属离子及有机污染物的去除，工业化前景较好；
(5)制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料具有良好的可再生循环利用能力，可通过解析-吸附实现对于材料的回收再利用，提高材料的利用率，从而降低使用成本；
(6)制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料能够在外加磁场的作用下，从水中磁性分离出来，这有利于对吸附材料的回收再利用。
附图说明
图1是实施例1制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的TEM图；
图2是实施例1制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的10.00KX SEM图；
图3是实施例1制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的50.00KX SEM图；
图4是制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的磁滞曲线图。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合实施例阐述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法和应用，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例中所用试剂均为市购商品。
实施例1磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备
(1)氧化石墨采用改进的Hummers的方法，200mL的去离子水中加入0.2g氧化石墨并超声振荡15h。而后加入0.5mL的吡咯单体，常温搅拌1h；随后加入3g的FeCl3·6H2O氧化聚合吡咯单体，2h后停止搅拌形成聚吡咯-氧化石墨烯溶液，洗涤去除多余的杂质离子；
(2)洗涤完成后向250mL的聚吡咯-氧化石墨烯溶液中加入0.667g的FeSO4·7H2O和1.000g的FeCl3·6H2O，氮气的保护下升温至80℃并搅拌30min，使Fe2+、Fe3+更好的附着在聚吡咯-氧化石墨烯表面；
(3)逐滴的加入15mL 30％的氨水，并继续搅拌反应2h。磁性分离溶液中合成好的聚吡咯-磁性氧化石墨烯，洗涤，干燥备用。
如图1所示，制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，具有典型的氧化石墨烯的层状结构，表明氧化石墨烯的成功制备。
如图2和3所示，制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，具有典型的椰菜花形状和颗粒形态，表明吡咯单体在氧化石墨烯表面的成功聚合。
如图4所示，制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，其饱和磁强为19.0emu/g，具有较好的磁分离特性。
实施例2磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备
(1)氧化石墨采用改进的Hummer的方法，400mL的去离子水中加入0.4g氧化石墨并超声振荡15h。而后加入1.0mL的吡咯单体，常温搅拌1h；随后加入6g的FeCl3·6H2O氧化聚合吡咯单体，2h后停止搅拌形成聚吡咯-氧化石墨烯溶液，洗涤去除多余的杂质离子；
(2)洗涤完成后向500mL的聚吡咯-氧化石墨烯溶液中加入1.334g的FeSO4·7H2O和2.000g的FeCl3·6H2O，氮气的保护下升温至80℃并搅拌30min，使Fe2+、Fe3+更好的附着在聚吡咯-氧化石墨烯表面；
(3)逐滴的加入30mL 30％的氨水，并继续搅拌反应2h。磁性分离溶液中合成好的聚吡咯-磁性氧化石墨烯，洗涤，干燥备用。
实施例3磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备
(1)氧化石墨采用改进的Hummer的方法，800mL的去离子水中加入0.8g氧化石墨并超声振荡15h。而后加入2.0mL的吡咯单体，常温搅拌1h；随后加入12g的FeCl3·6H2O氧化聚合吡咯单体，2h后停止搅拌形成聚吡咯-氧化石墨烯溶液，洗涤去除多余的杂质离子；
(2)洗涤完成后向1000mL的聚吡咯-氧化石墨烯溶液中加入2.668g的FeSO4·7H2O和4.000g的FeCl3·6H2O，氮气的保护下升温至80℃并搅拌30min，使Fe2+、Fe3+更好的附着在聚吡咯-氧化石墨烯表面；
(3)逐滴的加入60mL 30％的氨水，并继续搅拌反应2h。磁性分离溶液中合成好的聚吡咯-磁性氧化石墨烯，洗涤，干燥备用。
实施例4对水中重金属Hg2+的去除实验
取100mL、含20mg/L的重金属Hg2+离子溶液置于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为7后加入5mg的实施例1制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下震荡2h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用冷原子吸收测汞仪(F732-VJ，上海华光)对溶液中剩余的重金属Hg2+离子浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中Hg2+离子的初始浓度进行比较后，通过计算得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对重金属Hg2+的吸附容量385.7mg/g。
实施例5对水中重金属Cr(VI)的去除实验
取100mL、含20mg/L的重金属Cr(VI)溶液置于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为4后加入10mg的实施例2制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下震荡1.5h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用ICP-MS对溶液中剩余的重金属Cr(VI)离子浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中Cr(VI)离子的初始浓度进行比较后，通过计算得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对重金属铬Cr(VI)的吸附容量186.2mg/g。
实施例6对水中重金属Pb2+的去除实验
取100mL、含50mg/L的重金属Pb2+溶液置于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为5后加入10mg的实施例1制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下震荡2h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用ICP-MS对溶液中剩余的重金属Pb2+离子浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中Pb2+离子的初始浓度进行比较后，通过计算得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对重金属Pb2+的吸附容量466.7mg/g。
实施例7对水中重金属Ni2+的去除效率
取100mL、含40mg/L的重金属Ni2+溶液置于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为6后加入10mg的实施例3制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下震荡2.5h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用ICP-MS对溶液中剩余的重金属Ni2+离子浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中Ni2+离子的初始浓度进行比较后，通过计算得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对重金属Ni2+的吸附容量376.4mg/g。
实施例8对水中重金属Cd2+的去除实验
取100mL、含30mg/L的重金属Cd2+溶液置于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为8后加入5mg的实施例1制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下震荡2h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用ICP-MS对溶液中剩余的重金属Cd2+离子浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中Cd2+离子的初始浓度进行比较后，通过计算得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对重金属Cd2+的吸附容量540.8mg/g。
实施例9对水中重金属As(V)的去除效率
取100mL、含30mg/L的重金属As(V)溶液置于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为4后加入10mg的实施例2制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下震荡1.5h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用ICP-MS对溶液中剩余的重金属As(V)离子浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中As(V)离子的初始浓度进行比较后，通过计算得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对重金属As(V)的吸附容量263.9mg/g。
实施例10对水中混合重金属Hg2+、As(V)和Pb2+的同时去除实验
取100mL、含Hg2+、As(V)和Pb2+的浓度均为20mg/L溶液置于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为5后加入5mg的实施例1制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下震荡2h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用ICP-MS对溶液中剩余的重金属Hg2+、As(V)和Pb2+离子浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中Hg2+、As(V)和Pb2+离子的初始浓度进行比较后，通过计算得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对重金属Hg2+、As(V)和Pb2+的吸附容量279.6mg/g、206.6mg/g、199.5mg/g。
对比例1
所用的吸附材料制备方法参见表1中的现有技术，然后参考实施例10，进行去除实验，具体实验结果如表1所示。
表1混合重金属去除实验
通过表1可以发现，本发明方法制备的复合材料，对多种重金属的吸附容量都较高，特别是可以同时对多种重金属具有高容量吸附，特别符合实际应用的要求，适应面更广。
实施例11对水中橙黄Ⅳ的去除实验
取100mL、含60mg/L的橙黄Ⅳ溶液于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为7，之后加入10mg的实施例2制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下水浴震荡1.5h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用紫外分光光度计对溶液中剩余的橙黄Ⅳ浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中橙黄Ⅳ的初始浓度进行比较后，通过计算即可得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对橙黄Ⅳ的吸附容量586.6mg/g。
实施例12对水中甲基橙的去除实验
取100mL、含50mg/L的甲基橙溶液于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为6，之后加入10mg的实施例3制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下水浴震荡2h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用紫外分光光度计对溶液中剩余的甲基橙浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中甲基橙的初始浓度进行比较后，通过计算即可得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对甲基橙的吸附容量491.3mg/g。
实施例13对水中苯酚的去除实验
取100mL、含40mg/L的苯酚溶液于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为5，之后加入10mg的实施例1制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下水浴震荡2h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用紫外分光光度计对溶液中剩余的苯酚浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中苯酚的初始浓度进行比较后，通过计算即可得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对苯酚的吸附容量356.8mg/g。
实施例14对水中硝基苯的去除实验
取100mL、含30mg/L的硝基苯溶液于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为6，之后加入10mg的实施例2制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下水浴震荡2.5h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用紫外分光光度计对溶液中剩余的硝基苯浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中硝基苯的初始浓度进行比较后，通过计算即可得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对硝基苯的吸附容量281.2mg/g。
实施例15对水中罗丹明B的去除实验
取100mL、含30mg/L的罗丹明B溶液于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为8，之后加入10mg的实施例3制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下水浴震荡2h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用紫外分光光度计对溶液中剩余的罗丹明B浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中罗丹明B的初始浓度进行比较后，通过计算即可得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对罗丹明B的吸附容量289.2mg/g。
实施例16对水中刚果红的去除实验
取100mL、含50mg/L的刚果红溶液于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为8，之后加入20mg的实施例1制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下水浴震荡2.8h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用紫外分光光度计对溶液中剩余的刚果红浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中刚果红的初始浓度进行比较后，通过计算即可得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对刚果红的吸附容量242.9mg/g。
实施例17对水中罗丹明B、刚果红和重金属As(V)、Pb2+、Hg2+的去除实验
取100mL、分别含30mg/L的罗丹明B、刚果红，40mg/L的As(V)、Pb2+、Hg2+溶液于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为7，之后加入10mg的实施例3制备的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，在常温下水浴震荡2.5h后，将上述锥形瓶置于外界磁场中，利用外界磁场对吸附材料进行磁化后与溶液进行分离。分离后的上清液采用紫外分光光度计对溶液中剩余的罗丹明B、刚果红、As(V)、Pb2+、Hg2+浓度进行检测，检测结果与吸附前溶液中罗丹明B、刚果红、As(V)、Pb2+、Hg2+的初始浓度进行比较后，通过计算即可得出磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料对罗丹明B、刚果红、As(V)、Pb2+、Hg2+的吸附容量240.0mg/g、124.6mg/g、165.4mg/g、188.7mg/g、207.2mg/g。
对比例2
所用的吸附材料制备方法参见表2中的现有技术，然后参考实施例17，进行去除实验，具体实验结果如表2所示。
表2混合染料和重金属去除实验
如表2所示，本发明与现有技术相比，不仅能够进行重金属吸附，还可以同时吸附染料，这个是目前吸附材料无法做到的，具有突出的应用优势。
实施例18吸附Hg2+后解析再利用
实施例4中吸附Hg2+后的材料使用1M HCl对磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料进行酸洗解析，解析完成后再次进行吸附实验。取100mL、含20mg/L的重金属Hg2+离子溶液置于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为7，在常温下进行吸附实验。5次解析-吸附后其吸附能力为初始吸附能力的88.0％，材料的再生利用率较高。
实施例19吸附甲基橙后解析再利用
实施例12吸附甲基橙后的材料使用无水乙醇对磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料进行脱附，脱附完成后再次进行吸附实验。取100mL、含50mg/L的甲基橙溶液于250mL的锥形瓶中，用盐酸或氢氧化钠等调节pH为6，在常温下水浴震荡2h进行吸附实验，5次解析-吸附后其吸附能力为初始吸附能力的84.6％，表明材料具有很好的再生性能。
综上所述，本发明提供的吸附材料，制备方法简单，实验条件温和，成本和能耗较低，对多重重金属离子和有机污染物的吸附量高，废水处理效率高，最后，磁性分离回收简单方便无二次污染，解析吸附后重复利用效率高。

Claims (10)

1.一种磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备：吡咯单体原位聚合与氧化石墨烯进行复合；
2)聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的磁化：采用磁性铁对聚吡咯/氧化石墨烯复合材料进行改性，使聚吡咯/氧化石墨烯复合材料具有磁分离特性；
3)磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的提纯：向所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料粗品中加入30wt％的氨水溶液，持续搅拌1～3小时，然后磁性分离溶液中的磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，水洗并干燥。
2.根据权利要求1所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)具体过程为：将氧化石墨置于去离子水中超声震荡15小时，然后加入吡咯单体，常温搅拌0.5～2小时后加入FeCl3·6H2O，继续搅拌0.5～2小时，获得聚吡咯/氧化石墨烯复合物的水溶液。
3.根据权利要求2所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，氧化石墨和吡咯单体的投料比为(0.2g～0.8g):(0.5mL～2.0mL)；吡咯单体和FeCl3·6H2O的投料比为(0.5mL～2.0mL):(3g～12g)。
4.根据权利要求2所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，氧化石墨和去离子水的重量比为1:(250～4000)。
5.根据权利要求1所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体过程为：向聚吡咯/氧化石墨烯复合物的水溶液中加入FeSO4.7H2O和FeCl3·6H2O，氮气保护下升温至80℃并搅拌30分钟，获得磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的粗品。
6.根据权利要求5所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，250～1000mL的聚吡咯/氧化石墨烯的水溶液中FeSO4.7H2O的添加量为0.667～2.668g，FeCl3·6H2O的添加量为1～4g。
7.权利要求1-6任一所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料在废水处理方面的应用，其特征在于，包括如下步骤：调节废水的pH值为3～10，加入所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，常温震荡1～4小时，然后施加外界磁场，利用外界磁场对吸附材料磁化后与溶液分离，获得净化后的废水。
8.根据权利要求7所述应用，其特征在于，所述100mL废水中，所述磁性聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的添加量为5mg～20mg，优选5mg～10mg。
9.根据权利要求7所述应用，其特征在于，所述废水中重金属离子含量在100mg/L以下，所述废水中有机污染物的含量在80mg/L以下。
10.根据权利要求7所述应用，其特征在于，当吸附重金属离子时，所述废水pH值调为3-8，当吸附有机污染物时，所述废水pH值调为4～10。
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