CN108905981A - 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法 - Google Patents

一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108905981A
CN108905981A CN201810763645.9A CN201810763645A CN108905981A CN 108905981 A CN108905981 A CN 108905981A CN 201810763645 A CN201810763645 A CN 201810763645A CN 108905981 A CN108905981 A CN 108905981A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
cnts
aeroge
graphene oxide
hydrogel
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.)
Pending
Application number
CN201810763645.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张成如
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.)
Shandong Lianxing Energy Group Co Ltd
Original Assignee
Shandong Lianxing Energy Group Co Ltd
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 Shandong Lianxing Energy Group Co Ltd filed Critical Shandong Lianxing Energy Group Co Ltd
Priority to CN201810763645.9A priority Critical patent/CN108905981A/zh
Publication of CN108905981A publication Critical patent/CN108905981A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002Solid 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 physical properties
    • B01J20/28009Magnetic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014Solid 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
    • B01J20/28047Gels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/286Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/20Heavy metals or heavy metal compounds

Abstract

本发明涉及一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法,包括:制备氧化石墨烯/CNTs分散液,制备磁性氧化石墨烯/CNTs,制备磁性氧化石墨烯/CNTs/壳聚糖悬浮液,水热反应制备水凝胶,冷冻干燥制得石墨烯气凝胶。本发明将氧化石墨烯加入壳聚糖进行改性,增强其对重金属离子的吸附能力强,氧化石墨烯和碳纳米管形成三维立体结构,碳纳米管作为氧化石墨烯片的骨架,形成稳定的三维结构,避免了氧化石墨烯的卷曲团聚,且将磁性纳米颗粒分散在三维骨架内,氧化石墨烯和壳聚糖的储备量大,制备简单,节约成本。

Description

一种低成本吸附重金属离子的石墨燦/CNTs气凝胶制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及石墨烯技术领域,具体涉及一种低成本吸附重金属离子的石墨煤/ CNTs气凝胶制备方法。
背景技术
[0002]随着金属冶炼、采矿、化学肥料、农药、皮革、电池、造纸等行业的飞速发展,通过直 接或者间接的方式排放到环境中的重金属污水量也随之增加,重金属废水污染,已经成为 目前世界上三大水污染主要方式之一,重金属不同于有机污染物,它们不能进行生物降解, 因此一旦在生物体内积累,就会对生物造成一定程度的伤害,工业污水中常见的重金属污 染主要为Zn、Cu、Ni、取、0(1、?13、々3和〇污染。
[0003]目前重金属污水的处理方法主要有以下三类:(丨)在处理过程中与重金属离子发 生化学反应,主要包括电化学法、化学沉淀法,其中电化学处理法是在电解作用下,重金属 离子在阴、阳两极发生氧化还原反应二达到分离重金属的目的,能够快速移除污水中的重 金属而且具有很强的操作性,该方法具有清洁、高效等特点,但是由于电力设备昂贵,资金 投入量大等问题,不能再工业中广泛应用,化学沉淀法成本低廉、操作简单、效果显著,在工 业中应用较为广泛,常用的是硫化物沉淀法、凝聚法和絮凝法,但是硫化物沉淀法会发生分 解并释放出毒性气体H2S,适用于pH为中性或碱性环境下进行,但是按照污水排放的标准, 工业污水必须在弱酸性条件下排放,此外硫化物沉淀可能会转变成胶体沉淀而增加过滤分 离的难度;(2)通过水中的微生物或是植物对重金属的凝聚、絮凝而达到移除水中重金属的 目的,而^疑聚法和絮凝法作用后产生的沉淀物具有较好的沉降和脱水能力,但是不能彻底 的移除污水中的重金属,通常需要和其他分离方法联合使用;(3)利用物理化学方法对水中 的重金属离子进行处理而不改变其化学形态,主要包括离子交换、膜分离、浮选和吸附等分 离方法,离子交换法在重金属移除中的应用较为广泛但是,离子交换树脂的价格昂贵并且 树脂的再生过程对水体造成严重的二次污染,这些在一定程度上阻碍了离子交换法在工业 上的应用,膜分离发对污水中重金属的移除效率高,但成本高、操作复杂,浮选法是利用气 泡达到分离重金属的目的,是目前应用广泛的一种选矿法,他住傲视包括溶气浮选法、离子 浮选法和沉淀浮选法,浮选法较传统的分离方法选择性好、移除效率高、操作周期短,但是 昂贵的成本、维护和操作费在一定程度上限制了它的应用。吸附法是通过气体以及溶液中 的溶质被吸着在物体表面上的作用来移除或回收水中的重金属,它具有操作简单、可逆且 高效等特点,吸附法根据吸附质和吸附剂之间的相互作用可分为以下三类,物理吸附、化学 吸附、交换吸附,吸附法主要依靠吸附剂与重金属离子间的络合作用或通过各个吸附点(如 羟基、氨基、羟基、巯基等)与重金属离子之间形成的共价键或李子健的作用达到除去污水 中重金属的目的,其中活性炭、农业废气物、壳聚糖、碳纳米管和氧化石墨烯等吸附剂在吸 附法中的应用较为常见。吸附法相对来说成本低、操作简单、处理效果好,在众多的吸附材 料中,氧化石墨烯的比表面积较其他吸附剂大,表面吸附位点更多,制备条件温和且能够循 环利用,对未来工业污水处理有重要意义。壳聚糖是一种甲壳素脱乙酰基得到的线性分子, 其-本组成单元为D-葡萄糖胺,CS中含有大量游离的-NH2和-0H,这些游离基团在一定条件 I能句多借助氢键、离子键等于重金属离子发生配位作用,移除重金属的过程中不会对水体 二次污染,但是壳聚糖本身在酸性环境中不稳定,将其用于水处理,会导致出水c〇D增加,影 响出水水质,也不利于回收。如果单纯的利用石墨烯或氧化石墨烯作为吸附剂使用,会存在 =些缺陷,如石墨烯片层之间会发生聚合,会降低比表面积以及吸附剂对污染的能力,另外 氧化石墨烯的水溶性很高,所以在吸附领域很难实现重复利用。
发明内容
[0004]为克服所述不足,本发明的目的在于提供一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/ CNTs气凝胶制备方法,对重金属离子的吸附能力强,有利于回收重新利用。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种低成本吸附重金属离子的石墨 烯/CNTs气凝胶制备方法,包括: D1、制备氧化石墨烯/CNTs分散液 称取0 • 5-0 • 8g氧化石墨烯粉末,加入到i〇〇mL去离子水中,超声分散ih,制备GO分散液, 称取〇 • 5g碳纳米管,加入到得到GO分散液中,超声分散〇 • 5h,制备氧化石墨烯/CNTs分散液; D2、制备磁性氧化石墨烯/CNTs 向D1中制得的氧化石墨烯/CNTs分散液中加入磁性纳米颗粒,磁性纳米颗粒为纳米级 FesO4,与碳纳米管的质量比为1:1,同时进行磁力搅拌,得到磁性氧化石墨烯/CNTs*散液; D3、制备磁性氧化石墨烯/CNTs/壳聚糖悬浮液 称取0 • 2g壳聚糖粉末加入到50mL体积比2%的冰乙酸中形成壳聚糖溶液,然后将壳聚糖 溶液在强烈的搅拌下缓慢加入到磁性氧化石墨烯/CNTs*散液中,并熟化12—2411,得到壳聚 糖/氧化石墨烯/CNTs悬浮液; D4、水热反应制备水凝胶 将D3中制得的混合液转移到反应釜中进行水热反应,水热反应温度为12〇—24(rc,水热 反应时间为1014小时,保护气采用氮气或者氩气,反应完成后得到水凝胶; D5、冷冻干燥制得石墨烯气凝胶 将D4中制得的水凝胶进行水醇置换,将水凝胶直接放入混合均匀的10%-2〇%的水醇溶 液中,透析6h以上,放入冰箱,在-20°C环境中,冷冻24-48h,再将冷冻后的水凝胶放入冻干 机内置的托盘中,保持10Pa以下的真空度,冷冻千燥处理24-48h,得到碳纳米管石墨烯复合 气凝胶。
[0006] 具体地,所述D1的超声频率为20-25kHz。
[0007]具体地,所述冻干机在水凝胶放入前,把冻干机的压缩机打开,使冻干机内部温度 降至(TC以下,然后再放入水凝胶,抽真空,冷冻干燥,避免水凝胶再降温的过程中解冻,进 而避免解冻后石墨烯卷取和堆积,保证水凝胶再冷冻状态下干燥,保证气凝胶的孔隙率。 [0008]具体地,所述碳纳米管经混酸纯化处理,具体处理方式为利用混酸(分析纯,浓硫 酸与浓硝酸的体积比为3:1)处理碳纳米管,温度为45_55。(:,采用磁力搅拌24小时,用氨水 进行中和后进行抽滤。
[0009]具体地,所述D3中制得的壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs悬浮液中加入20uL的EDA辅助 剂,用于增强氧化石墨烯片和碳纳米管间的组装。 10010]具体地,所述氧化石墨烯粉末的制备方法见下:称取l_Og的天然鳞片石墨、3.0g的 KMn〇4并使两者混合均匀,向混合物中加入13〇1111体积比为(9_1〇):丨的浓硫酸和正磷酸,通 过搅拌放热使体系温度上升至35到401:,然后调节反应温度到5〇至60。(:,并持续搅拌12小 时,待反应体系冷却至室温后,将其倒入13〇mL的冰块中,冰块中含有质量分数为1-2%的 出〇2,搅拌混合均匀,通过离心去除上层悬浮物后,用挪的扣丨溶液洗涤至无s〇42-后,用去离 子水洗涤至中性,得到氧化石墨烯溶液,经冷冻干燥后得到氧化石墨烯粉末,此方法制得的 氧化石墨條粉末在各种溶剂中的分散液稳定性好,其表面含氧官能团的含量多,氧化度高, 更有利于改性过程中功能基团的嫁接。
[0011] ^本发明具有以下有益效果:本发明将氧化石墨烯加入壳聚糖进行改性,增强其对 重金属离子的吸附能力强,氧化石墨烯和碳纳米管形成三维立体结构,碳纳米管作为氧化 石墨烯^的骨架,形成稳定的三维结构,避免了氧化石墨烯的卷曲团聚,且将磁性纳米颗粒 分散在三维骨架内,形成新型的石墨烯/CNTS气凝胶,本制备方法,制备过程,不需要高温也 不需复杂的程序,生产成本低,且利用磁性吸引,有利于回收,在回收后经过酸洗等过程,将 石墨烯/CNTs气凝胶脱吸附后,重新投入使用,氧化石墨烯和壳聚糖的储备量大,制备简单, 节约成本。
具体实施方式 [0012] 现在对本发明作进一步详细的说明。
[0013] 实施例一 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法,包括: D1、制备氧化石墨烯/CNTs分散液 私、取0 • g執化石墨如粉末,加入至IjlOOmL去罔子水中,超声分散lh,制备G0分散液,称取 〇 • 5g碳纳米管,加入到得到G0分散液中,超声分散〇 • 5h,制备氧化石墨烯/CNTs分散液; D2、制备磁性氧化石墨烯/CNTs 向D1中制得的氧化石墨烯/CNTs分散液中加入磁性纳米颗粒,磁性纳米颗粒为纳米级 Fe3〇4,与碳纳米管的质量比为1: i,同时进行磁力搅拌,得到磁性氧化石墨-/CNTs分散液; D3、制备磁性氧化石墨烯/CNTs/壳聚糖悬浮液 称取0 • 2g壳聚糖粉末加入到5〇mL体积比2%的冰乙酸中形成壳聚糖溶液,然后将壳聚糖 溶液在强烈的搅拌下缓慢加入到磁性氧化石墨烯/CNTs分散液中,并熟化12h,得到壳聚糖/ 氧化石墨烯/CNTs悬浮液; D4、水热反应制备水凝胶 将D3中制得的混合液转移到反应釜中进行水热反应,水热反应温度为丨2〇。(^,水热反应 时间为10小时,保护气采用氮气或者氩气,反应完成后得到水凝胶; D5、冷冻干燥制得石墨烯气凝胶 将D4中制得的水凝胶进行水醇置换,将水凝胶直接放入混合均匀的1〇%的水醇溶液中, 透析6h以上,放入冰箱,在-2(TC环境中,冷冻24h,再将冷冻后的水凝胶放入冻干机内置的 托盘中,保持10Pa以下的真空度,冷冻干燥处理Mh,得到壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs气凝胶。 [0014]具体地,所述D1的超声频率为20kHz。
[0015]具体地,所述冻干机在水凝胶放入前,把冻干机的压缩机打开,使冻千机内部温度 降至o°c以下,然后再放入水凝胶,抽真空,冷冻干燥,避免水凝胶再降温的过程中解冻,进 而避免解冻后石墨烯卷取和堆积,保证水凝胶再冷冻状态下干燥,保证气凝胶的孔隙率。 [0016]具体地,所述碳纳米管经混酸纯化处理,具体处理方式为利用混酸(分析纯,浓硫 酸与浓硝酸的体积比为3:1)处理碳纳米管,温度为45-55°C,采用磁力搅拌24小时,用氨水 进行中和后进行抽滤。
[0017]具体地,所述D3中制得的壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs悬浮液中加入2〇uL的EDA辅助 剂,用于增强氧化石墨烯片和碳纳米管间的组装。
[0018]具体地,所述氧化石墨烯粉末的制备方法见下:称取1. 〇g的天然鳞片石墨、3.0g的 KMn〇4并使两者混合均匀,向混合物中加入i3〇mL体积比为(9-10) : 1的浓硫酸和正磷酸,通 过搅拌放热使体系温度上升至35到4(TC,然后调节反应温度到50至60 °C,并持续搅拌12小 时,待反应体系冷却至室温后,将其倒入130mL的冰块中,冰块中含有质量分数为1-2%的 ffc〇2,搅拌混合均句,通过离心去除上层悬浮物后,用5%的HC1溶液洗涤至无S〇42_后,用去离 子水洗涤至中性,得到氧化石墨烯溶液,经冷冻干燥后得到氧化石墨烯粉末,此方法制得的 氧化石墨烯粉末在各种溶剂中的分散液稳定性好,其表面含氧官能团的含量多,氧化度高, 更有利于改性过程中功能基团的嫁接。
[0019]本实施例制得的气凝胶,在?田直为6时对取的吸收最高,为7751^/^,?田直为5.5时 对Cu的吸收量最高,为125mg/g,pH值为6 • 8时对Pb的吸收量可达479mg/g,pH值为5-7时,对 Zn的吸收量达305mg/g。
[0020] 实施例二 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法,包括: D1、制备氧化石墨烯/CNTs分散液 称取0.6g氧化石墨烯粉末,加入到l〇〇mL去离子水中,超声分散lh,制备G0分散液,称取 〇. 5g碳纳米管,加入到得到G0分散液中,超声分散〇. 5h,制备氧化石墨烯/CNTs分散液; D2、制备磁性氧化石墨烯/CNTs 向D1中制得的氧化石墨烯/CNTs分散液中加入磁性纳米颗粒,磁性纳米颗粒为纳米级 FesO4,与碳纳米管的质量比为1:1,同时进行磁力搅拌,得磁性氧化石墨烯/CNTs分散液; D3、制备磁性氧化石墨烯/CNTs/壳聚糖悬浮液 称取0 • 2g壳聚糖粉末加入到50mL体积比2%的冰乙酸中形成壳聚糖溶液,然后将壳聚糖 溶液在强烈的搅拌下缓慢加入到磁性氧化石墨烯/CNTs分散液中,并熟化I6h,得到壳聚糖/ 氧化石墨烯/CNTs悬浮液; D4、水热反应制备水凝胶 将D3中制得的混合液转移到反应爸中进行水热反应,水热反应温度为16〇 ,水热反应 时间为ie小时,保护气采用氩气,反应完成后得到水凝胶; D5、冷冻干燥制得石墨烯气凝胶 将D4中制得的水凝胶进行水醇置换,将水凝胶直接放入混合均匀的20%的水醇溶液中, 透析6h以上,放入冰箱,在-20 °C环境中,冷冻16h,再将冷冻后的水凝胶放入冻干机内置的 托盘中,保持10Pa以下的真空度,冷冻干燥处理24-48h,得到壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs气凝 胶。
[0021]具体地,所述D1的超声频率为25kHz。
[0022]具体地,所述冻干机在水凝胶放入前,把冻干机的压缩机打开,使冻干机内部温度 降至0 °c以下,然后再放入水凝胶,抽真空,冷冻干燥,避免水凝胶再降温的过程中解冻,进 而避免解冻后石墨烯卷取和堆积,保证水凝胶再冷冻状态下干燥,保证气凝胶的孔隙率。 [0023]具体地,所述碳纳米管经混酸纯化处理,具体处理方式为利用混酸(分析纯,浓硫 酸与浓硝酸的体积比为3:1)处理碳纳米管,温度为45-55-C,采用磁力搅拌24小时,用氨水 进行中和后进行抽滤。
[0024]具体地,所述D3中制得的壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs悬浮液中加入20uL的EDA辅助 剂,用于增强氧化石墨烯片和碳纳米管间的组装。
[0025]本实施例制得的气凝胶,在?_[为6时对%的吸收最高,为76511^4和值为5.5时 对Cu的吸收量最高,为134mg/g,pH值为6 • 8时对Pb的吸收量可达489mg/g,pH值为5-7时,对 Zn的吸收量达298mg/g。
[0026] 实施例三 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法,包括: D1、制备氧化石墨烯/CNTs分散液 称取0 • 7g氧化石墨烯粉末,加入到lOOmL去离子水中,超声分散lh,制备GO分散液,称取 〇 • 5g碳纳米管,加入到得到GO分散液中,超声分散〇 • 5h,制备氧化石墨烯/CNTs分散液; D2、制备磁性氧化石墨烯/CNTs 向D1中制得的氧化石墨烯/CNTs分散液中加入磁性纳米颗粒,磁性纳米颗粒为纳米级 Fe3〇4,与碳纳米管的质量比为1:1,同时进行磁力搅拌,得磁性氧化石墨烯/CNTs分散液; D3、制备磁性氧化石墨烯/CNTs/壳聚糖悬浮液 称取0 • 2g壳聚糖粉末加入到50raL体积比2%的冰乙酸中形成壳聚糖溶液,然后将壳聚糖 溶液在强烈的搅拌下缓慢加入到磁性氧化石墨烯/CNTs分散液中,并熟化20h,得到壳聚糖/ 氧化石墨烯/CNTs悬浮液; D4、水热反应制备水凝胶 将D3中制得的混合液转移到反应釜中进行水热反应,水热反应温度为2〇〇°C,水热反应 时间为20小时,保护气采用氩气,反应完成后得到水凝胶; D5、冷冻干燥制得石墨烯气凝胶 将D4中制得的水凝胶进行水醇置换,将水凝胶直接放入混合均匀的15%的水醇溶液中, 透析6h以上,放入冰箱,在-2(TC环境中,冷冻36h,再将冷冻后的水凝胶放入冻干机内置的 托盘中,保持10Pa以下的真空度,冷冻干燥处理24-48h,得到壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs气凝 胶。
[0027] 具体地,所述D1的超声频率为25kHz。
[0028]具体地,所述冻干机在水凝胶放入前,把冻干机的压缩机打开,使冻干机内部温度 降至(TC以下,然后再放入水凝胶,抽真空,冷冻干燥,避免水凝胶再降温的过程中解冻,进 而避免解冻后石墨烯卷取和堆积,保证水凝胶再冷冻状态下干燥,保证气凝胶的孔隙率。 [0029]具体地,所述碳纳米管经混酸纯化处理,具体处理方式为利用混酸(分析纯,浓硫 酸与浓硝酸的体积比为3:1)处理碳纳米管,温度为45-55°C,采用磁力搅拌24小时,用氨水 进行中和后进行抽滤。 LUUJU」具体地,所述D3中制得的壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs悬浮液中加入2〇ul^gEDA辅助 剂,用于增强氧化石墨烯片和碳纳米管间的组装。
[0031]本实施例制得的气凝胶,在?田直为6时对恥的吸收最高,为72511^/^,?田直为5.5时 对Cu的吸收量最高,为l〇5mg/g,p睡为6_8时对Pb的吸收量可达465mg/g,PH值为5-7时,对 Zn的吸收量达325mg/g。
[0032] 实施例四 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法,包括: D1、制备氧化石墨烯/CNTs分散液 称取0 • 8g氧化石墨烯粉末,加入到i〇〇mL去离子水中,超声分散lh,制备G〇分散液,称取 〇 • 5g碳纳米管,加入到得到GO分散液中,超声分散〇 • 5h,制备氧化石墨烯/CNTs分散液; D2、制备磁性氧化石墨烯/CNTs 向D1中制得的氧化石墨烯/CNTs分散液中加入磁性纳米颗粒,磁性纳米颗粒为纳米级 FesO4,与碳纳米管的质量比为1:1,同时进行磁力搅拌,得到磁性氧化石墨條/CNTs分散液; D3、制备磁性氧化石墨烯/CNTs/壳聚糖悬浮液 称取0.2g壳聚糖粉末加入到50mL体积比2%的冰乙酸中形成壳聚糖溶液,然后将壳聚糖 溶液在强烈的搅拌下缓慢加入到磁性氧化石墨烯/CNTs分散液中,并熟化24h,得到壳聚糖/ 氧化石墨烯/CNTs悬浮液; D4、水热反应制备水凝胶 将D3中制得的混合液转移到反应釜中进行水热反应,水热反应温度为24〇,水热反应 时间为24小时,保护气采用氮气或者氩气,反应完成后得到水凝胶; D5、冷冻干燥制得石墨烯气凝胶 将D4中制得的水凝胶进行水醇置换,将水凝胶直接放入混合均匀的20%的水醇溶液中, 透析6h以上,放入冰箱,在_2(TC环境中,冷冻48h,再将冷冻后的水凝胶放入冻干机内置的 托盘中,保持10Pa以下的真空度,冷冻干燥处理48h,得到壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs气凝胶。 [0033]具体地,所述D1的超声频率为20kHz。
[OO34]具体地,所述冻干机在水凝胶放入前,把冻干机的压缩机打开,使冻千机内部温度 降至(TC以下,然后再放入水凝胶,抽真空,冷冻干燥,避免水凝胶再降温的过程中解冻,进 而避免解冻后石墨烯卷取和堆积,保证水凝胶再冷冻状态下干燥,保证气凝胶的孔隙率。 [0035]具体地,所述碳纳米管经混酸纯化处理,具体处理方式为利用混酸(分析纯,浓硫 酸与浓硝酸的体积比为3:1)处理碳纳米管,温度为45-55°C,采用磁力搅拌24小时,用氨水 进行中和后进行抽滤。
[0036] 具体地,所述D3中制得的壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs悬浮液中加入20uL的EDA辅助 剂,用于增强氧化石墨烯片和碳纳米管间的组装。
[0037]本实施例制得的气凝胶,在PH值为6时对Hg的吸收最高,为720mg/g,PH值为5.5时 对Cu的吸收量最高,为1 lang/g,pH值为6.8时对Pb的吸收量可达483mg/g,pH值为5-7时,对 Zn的吸收量达304mg/g。
[0038]本发明不局限于所述实施方式,任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变 化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
[0039]本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1. 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTS气凝胶制备方法,其特征在 D1、制备氧化石墨烯/CNTs分散液 • 、取0 • 5-0 • 8g氧化石墨烯粉末,加入到l〇〇mL去离子水中,超声分散lh,制备⑶分散液, 勒、取0 • 5g碳纳米管,加入到得到G0分散液中,超声分散〇 •恥,制备氧化墨’ D2、制备雜氧化石顯/GNTs 71 向D1中制得的氧化石墨烯/CNTs分散液中加入磁性纳米颗粒,同时进行磁力搅拌,得 磁性氧化石墨烯/CNTs分散液; D3、制备磁性氧化石墨烯/CNTs/壳聚糖悬浮液 、取0_2g壳聚糖粉末加入到50mL体积比2%的冰乙酸中形成壳聚糖溶液,然后将壳聚 糖溶液在强烈的搅拌下缓慢加入到磁性氧化石墨烯/CNTs分散液中,并熟化丨2—24h,得到吉 聚糖/氧化石墨烯/CNTs悬浮液; ’ % D4、水热反应制备水凝胶 将D3中制得的壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs悬浮液转移到反应釜中进行水执反应反应 成后得到水凝胶; ’ D5、冷冻干燥制得石墨烯气凝胶 将D4中制得的水凝胶进行水醇置换,将水凝胶直接放入混合均匀的i〇%_2〇%的水醇 溶液中,透析6h以上,放入冰箱,在-20 °C环境中,冷冻24-4Sh,再将冷冻后的水凝胶放入冻 干机内置的托盘中,保持10Pa以下的真空度,冷冻干燥处理24-48h,得到碳纳米管石黑條复 合气凝胶。 $
2.根据权利要求所述的一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法, 其特征在于:所述磁性纳米颗粒为纳米级Fe3〇4,与碳纳米管的质量比为1:1。
3.根据权利要求所述的一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法, 其特征在于:所述水热反应温度为l2〇-240°C,水热反应时间为10_24小时,保护气采用氩 气。
4.根据权利要求所述的一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法, 其特征在于:所述D1的超声频率为20-25kHz。 ^
5.根据权利要求所述的一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法, 其特征在于:所述冻干机在水凝胶放入前,把冻干机的压缩机打开,使冻干机内部温度降至 〇°C以下,然后再放入水凝胶,抽真空,冷冻干燥,避免水凝胶再降温的过程中解冻,进而避 免解冻后石墨烯卷取和堆积,保证水凝胶再冷冻状态下干燥,保证气凝胶的孔隙率。
6.根据权利要求所述的一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法, 其特征在于:所述碳纳米管经混酸纯化处理,具体处理方式为利用混酸(分析纯,浓硫酸与 浓硝酸的体积比为3:1)处理碳纳米管,温度为45-55°C,采用磁力搅拌24小时,用氨水进行 中和后进行抽滤。
7.根据权利要求所述的一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法, 其特征在于:所述D3中制得的壳聚糖/氧化石墨烯/CNTs悬浮液中加入2〇uL的EDA辅助剂,用 于增强氧化石墨烯片和碳纳米管间的组装。
8.根据权利要求所述的一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法, 其特征在于:所述氧化石墨烯粉末的制备方法见下:称取的天然鳞片石墨、3.0g的 KMn(k并使两者混合均匀,向混合物中加入i3〇mL体积比为(9-10) : 1的浓硫酸和正磷酸,通 过搅拌放热使体系温度上升至35到4(TC,然后调节反应温度到5〇至6(rc,并持续搅拌^小 时,待反应体系冷却至室温后,将其倒入丨加眺的冰块中,冰块中含有质量数 出〇2,搅拌混合均匀,通过离心去除上层悬浮物后,用^乂的肊丨溶液洗涤至 二』 子水洗漆至中性,得到氧化石墨漏液,经冷冻干燥后得到氧化石麵粉末 口,用去呙
CN201810763645.9A 2018-07-12 2018-07-12 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法 Pending CN108905981A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810763645.9A CN108905981A (zh) 2018-07-12 2018-07-12 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810763645.9A CN108905981A (zh) 2018-07-12 2018-07-12 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108905981A true CN108905981A (zh) 2018-11-30

Family

ID=64412030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810763645.9A Pending CN108905981A (zh) 2018-07-12 2018-07-12 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108905981A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110498464A (zh) * 2019-08-07 2019-11-26 桂林电子科技大学 一种碳纳米管气凝胶木片双层结构光热转化材料
CN111606735A (zh) * 2020-06-29 2020-09-01 王昕阳 一种轻质保温复合泡沫混凝土及其制备方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130202890A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 Jing Kong Aerogels and methods of making same
CN103480344A (zh) * 2013-10-16 2014-01-01 苏州大学 一种基于两性纤维素复合材料的制备方法
CN103977748A (zh) * 2014-05-23 2014-08-13 苏州大学 一种磁性气凝胶及其制备方法
CN104826582A (zh) * 2015-04-04 2015-08-12 绥化学院 一种石墨烯-介孔二氧化硅气凝胶的制备方法
CN104998589A (zh) * 2015-05-21 2015-10-28 西南石油大学 一种高效吸油碳气凝胶材料的制备方法
WO2016018192A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Agency For Science, Technology And Research Method of preparing a porous carbon material
CN105642236A (zh) * 2016-02-03 2016-06-08 上海应用技术学院 一种去除水溶液中四环素的石墨烯碳纳米管复合吸附材料的制备方法
CN105642246A (zh) * 2016-03-25 2016-06-08 郑州大学 氧化石墨烯/壳聚糖多孔复合微球及其制备方法和应用
CN106268546A (zh) * 2016-08-08 2017-01-04 北京化工大学 新型环保石墨烯杂化气凝胶的制备方法
CN106277172A (zh) * 2016-10-14 2017-01-04 华北电力大学 一种利用石墨烯片与碳纳米管三维复合物吸附水中重金属的方法
CN106861617A (zh) * 2017-01-25 2017-06-20 河北大学 一种石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用
CN106944006A (zh) * 2017-03-30 2017-07-14 山东金利特新材料有限责任公司 一种改性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备方法及应用
CN107243326A (zh) * 2017-05-16 2017-10-13 北京化工大学 一种氧化石墨烯/壳聚糖复合气凝胶微球的制备方法
CN107286491A (zh) * 2017-06-16 2017-10-24 青岛大学 一种高导电性碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料及其制备方法
CN107540882A (zh) * 2017-03-09 2018-01-05 哈尔滨学院 一种多功能壳聚糖复合海绵的制备方法及应用
CN108212084A (zh) * 2018-01-18 2018-06-29 山东星火科学技术研究院 一种可吸附甲醛的氨基化cnt/石墨烯海绵的制备方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130202890A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 Jing Kong Aerogels and methods of making same
CN103480344A (zh) * 2013-10-16 2014-01-01 苏州大学 一种基于两性纤维素复合材料的制备方法
CN103977748A (zh) * 2014-05-23 2014-08-13 苏州大学 一种磁性气凝胶及其制备方法
WO2016018192A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Agency For Science, Technology And Research Method of preparing a porous carbon material
CN104826582A (zh) * 2015-04-04 2015-08-12 绥化学院 一种石墨烯-介孔二氧化硅气凝胶的制备方法
CN104998589A (zh) * 2015-05-21 2015-10-28 西南石油大学 一种高效吸油碳气凝胶材料的制备方法
CN105642236A (zh) * 2016-02-03 2016-06-08 上海应用技术学院 一种去除水溶液中四环素的石墨烯碳纳米管复合吸附材料的制备方法
CN105642246A (zh) * 2016-03-25 2016-06-08 郑州大学 氧化石墨烯/壳聚糖多孔复合微球及其制备方法和应用
CN106268546A (zh) * 2016-08-08 2017-01-04 北京化工大学 新型环保石墨烯杂化气凝胶的制备方法
CN106277172A (zh) * 2016-10-14 2017-01-04 华北电力大学 一种利用石墨烯片与碳纳米管三维复合物吸附水中重金属的方法
CN106861617A (zh) * 2017-01-25 2017-06-20 河北大学 一种石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法及其应用
CN107540882A (zh) * 2017-03-09 2018-01-05 哈尔滨学院 一种多功能壳聚糖复合海绵的制备方法及应用
CN106944006A (zh) * 2017-03-30 2017-07-14 山东金利特新材料有限责任公司 一种改性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备方法及应用
CN107243326A (zh) * 2017-05-16 2017-10-13 北京化工大学 一种氧化石墨烯/壳聚糖复合气凝胶微球的制备方法
CN107286491A (zh) * 2017-06-16 2017-10-24 青岛大学 一种高导电性碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料及其制备方法
CN108212084A (zh) * 2018-01-18 2018-06-29 山东星火科学技术研究院 一种可吸附甲醛的氨基化cnt/石墨烯海绵的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIE MA等: ""High-Performance Amino-Functional Graphene/CNT Aerogel Adsorbent for Formaldehyde Removal from Indoor Air"", 《AEROSOL AND AIR QUALITY RESEARCH》 *
YONGQIANG HE 等: ""Adsorption of grapheme oxide/chitosan porous materials for metal ions"", 《CHINESE CHEMICAL SOCIETY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110498464A (zh) * 2019-08-07 2019-11-26 桂林电子科技大学 一种碳纳米管气凝胶木片双层结构光热转化材料
CN111606735A (zh) * 2020-06-29 2020-09-01 王昕阳 一种轻质保温复合泡沫混凝土及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Ultrahigh adsorption capacities for anionic and cationic dyes from wastewater using only chitosan
CN108905981A (zh) 一种低成本吸附重金属离子的石墨烯/CNTs气凝胶制备方法
CN101347719B (zh) 壳聚糖/层状硅酸盐纳米复合多孔交联微球吸附剂及其制备方法
CN102527347B (zh) 一种磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂及其制备方法和应用
CN103521191B (zh) 一种二氧化钛/壳聚糖/氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用
Phetphaisit et al. Polyacrylamido-2-methyl-1-propane sulfonic acid-grafted-natural rubber as bio-adsorbent for heavy metal removal from aqueous standard solution and industrial wastewater
CN106179277B (zh) 巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇大孔复合球吸附剂及其制备方法和应用
CN109289789B (zh) 一种用于重金属离子吸附和检测的复合水凝胶的制备方法
CN106311185B (zh) 一种聚乙烯醇/氨基硅烷化氧化石墨烯大孔复合球及其制备方法和应用
CN1196652C (zh) 有机膨润土合成-废水处理一体化方法
CN107442082B (zh) 一种磁性聚丙烯酰胺/海藻酸锆凝胶球及其制备方法和应用
CN105601850A (zh) 一种应用于重金属吸附的氧化石墨烯复合凝胶的制备方法
CN101574641A (zh) 一种环境友好碳纳米管/海藻酸钠重金属离子吸附材料及其制备方法
CN107583624A (zh) 一种氧化石墨烯/海藻酸钠复合微球及其制备方法和应用
CN104740687A (zh) 碳酸根型羟基磷灰石/壳聚糖三维多孔复合材料及制法
Wu et al. Construction of porous chitosan–xylan–TiO2 hybrid with highly efficient sorption capability on heavy metals
CN107952422A (zh) 一种基于生物质炭的多孔重金属吸附剂及其制备方法
CN108640262B (zh) 磁性纳米壳聚糖微球及其制备方法
CN107042089A (zh) 一种功能碳材料的合成方法及其在重金属污水处理中的应用
CN109453753A (zh) 一种浮吸剂及其制备方法和应用
CN105289562A (zh) 重金属废水回收利用方法
CN107282023A (zh) 一种化学废液处理用纳米吸附剂及其制备方法
CN102631899A (zh) 具磺酸基聚合物基纳米氧化铁重金属吸附剂的制备及应用
CN106902783A (zh) 一种含磁性的淀粉水凝胶复合重金属吸附剂的制备方法
Yamini et al. Ultra efficient removal of Basic Blue 41 from textile industry’s wastewaters by sodium dodecyl sulphate coated magnetite nanoparticles: Removal, kinetic and isotherm study

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination