CN109012598A - 一种基于二氧化锰/氧化石墨烯纳米复合材料的环丙沙星吸附净化剂的制备方法 - Google Patents

一种基于二氧化锰/氧化石墨烯纳米复合材料的环丙沙星吸附净化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于二氧化锰/氧化石墨烯纳米复合材料的环丙沙星吸附净化剂的制备方法，其特征在于：将四水合乙酸锰和谷氨酸配成混合溶液，然后加入乙二醇，再加入GO分散液。充分搅拌混和均匀后，进行水热反应。反应后过滤，洗涤，再冷冻干燥，即获得产品MnO2/GO纳米复合材料。该材料对环丙沙星具有优异的吸附去除性能，本技术方法操作简单方便，材料性能优异，具有良好的实用前景。

Description

一种基于二氧化锰/氧化石墨烯纳米复合材料的环丙沙星吸 附净化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于二氧化锰/氧化石墨烯纳米复合材料的环丙沙星吸附净化剂的制备方法，属于污染物治理领域。
背景技术
环丙沙星是合成的第三代喹诺酮类抗菌药物，具广谱抗菌活性，杀菌效果好，对肠杆菌、绿脓杆菌、流感嗜血杆菌、淋球菌、链球菌、军团菌、金黄色葡萄球菌具有抗菌作用。因此，环丙沙星被广泛应用于人、畜的抗菌医疗。然而，正因为应用得广泛，大量的环丙沙星经过人、畜的排泄物进入环境。作为抗生素的环丙沙星进入环境后，会破坏生态平衡，产生耐药的超级细菌，过量的环丙沙星进入人体也会对感官器官和神经系统产生伤害。因此，治理包括环丙沙星在内的抗生素废水意义重大。
常规的废水处理方法包括物理法、化学法和生物法。化学法简单方便，但通常需要向被处理水体投加化学试剂，易产生二次污染；生物法是利用细菌代谢治理废水，但抗生素废水通常具有较强的抑菌性，不适宜采用生物法。物理法是通过过滤、气浮、混凝、吸附等来处理污染物。其中，吸附法具有操作简单、成本低、对设备及操作人员要求不高等优点，适合大规模推广应用。好的吸附材料是获得优异吸附效果的保证，因此，发展性能优异的吸附剂在净化去除环丙沙星领域受到越来越广泛的重视，成为目前研究的焦点之一。
基于以上背景，本技术发明了一种基于MnO2/GO纳米复合材料的环丙沙星吸附净化剂的制备方法。利用纳米MnO2、GO本身的吸附性能以及二者之间的协同效应，获得对环丙沙星优异的吸附性能。本技术相关方法未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于二氧化锰/氧化石墨烯纳米复合材料的环丙沙星吸附净化剂的制备方法。
本发明采用如下手段：
一种基于二氧化锰/氧化石墨烯纳米复合材料的环丙沙星吸附净化剂的制备方法，其特征在于：
(1)以改性Hummer’s制备氧化石墨烯(GO)；
(2)将四水合乙酸锰和谷氨酸一同溶于去离子水配成一个混合溶液，其中四水合乙酸锰的浓度为0.15mol/L，谷氨酸的浓度为0.34mol/L；
(3)搅拌下，向由(2)所得溶液中加入乙二醇，所加乙二醇的体积为(2)所得溶液体积的30倍；
(4)向由(3)所得溶液中加入GO的去离子水分散液，搅拌30min使混合均匀；
(5)将由(4)所得混合液转入水热反应釜，180℃反应6h；
(6)反应结束后，过滤收集固体，洗涤后，冷冻干燥即获得产品MnO2/GO纳米复合材料。
进一步地，上述(4)所加GO的量，其范围是使得最后产品MnO2/GO中，MnO2与GO的质量比为1：0.25至1：4。
本发明的优点是：该方法简单方便，材料吸附量大，对环丙沙星的吸附过程符合Langmuir模型，最大吸附量达到76mg/g，成本低，具有广阔的实际应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1产品的SEM图。
图2为本发明实施例1产品的IR谱图。
图3为本发明实施例1产品的吸附动力学曲线。
图4为本发明实施例1产品吸附环丙沙星的吸附等温线数据图
具体实施方式
在本发明方法中，二氧化锰/氧化石墨烯与MnO2/GO是指同一种物质，具有相同的意义。
实施例1
以改性Hummer’s法制备氧化石墨烯(GO)。
将36.3mg(0.15mmol)的四水合乙酸锰和50mg(0.34mmol)的谷氨酸加入1mL的去离子水中，超声10min溶解，搅拌下加入30mL的乙二醇，随后加入5mL的3mg/mL的GO分散液，搅拌30min，随后将该混合液体转移至水热反应釜，在烘箱中180℃反应6h，反应完全后冷却，抽滤洗涤，冷冻干燥，即获得产品MnO2/GO。产品中，MnO2与GO的质量比约为1:1。
产品的SEM(场发射扫描电镜图)如图1所示，显示产品为MnO2纳米颗粒负载在rGO的片层上，并且复合材料整体折叠出一定的3D构型，这有利于增大材料的比表面积，提高其吸附性能；产品的IR谱图如图2所示，谱图显示出典型的MnO2/GO复合材料的特征峰，表明材料复合成功；产品的对初始浓度为100mg/L的环丙沙星的吸附动力学曲线如图3所示，显示材料可在～250min达到吸附平衡，表明产品具有较快的吸附速度；产品浓度范围在10-100mg/L的环丙沙星的吸附等温线如图4所示，显示吸附等温线符合Langmuir模型，最大吸附量为76mg/g，表明产品具有较大的吸附容量。
实施例2
以改性Hummer’s法制备氧化石墨烯(GO)。
将36.3mg(0.15mmol)的四水合乙酸锰和50mg(0.34mmol)的谷氨酸加入1mL的去离子水中，超声10min溶解，搅拌下加入30mL的乙二醇，随后加入1mL的3mg/mL的GO分散液，搅拌30min，随后将该混合液体随后转移至反应釜，在烘箱中180℃反应6h，反应完全后冷却，抽滤洗涤，冷冻干燥，即获得产品MnO2/GO。产品中，MnO2与GO的质量比约为1:0.25。
实施例3
以改性Hummer’s法制备氧化石墨烯(GO)。
将36.3mg(0.15mmol)的四水合乙酸锰和50mg(0.34mmol)的谷氨酸加入1mL的去离子水中，超声10min溶解，搅拌下加入30mL的乙二醇，随后加入8.7mL的3mg/mL的GO分散液，搅拌30min，随后将该混合液体随后转移至反应釜，在烘箱中180℃反应6h，反应完全后冷却，抽滤洗涤，冷冻干燥，即获得产品MnO2/GO。产品中，MnO2与GO的质量比约为1:2。
实施例4
以改性Hummer’s法制备氧化石墨烯(GO)。
将36.3mg(0.15mmol)的四水合乙酸锰和50mg(0.34mmol)的谷氨酸加入1mL的去离子水中，超声10min溶解，搅拌下加入30mL的乙二醇，随后加入17mL的3mg/mL的GO分散液，搅拌30min，随后将该混合液体随后转移至反应釜，在烘箱中180℃反应6h，反应完全后冷却，抽滤洗涤，冷冻干燥，即获得产品MnO2/GO。产品中，MnO2与GO的质量比约为1:4。

Claims (2)

1.一种基于二氧化锰/氧化石墨烯纳米复合材料的环丙沙星吸附净化剂的制备方法，其特征在于：
(1)采用常规的改性Hummer’s制备氧化石墨烯(GO)；
(2)将四水合乙酸锰和谷氨酸溶于去离子水配成溶液，其中含四水合乙酸锰的浓度为0.15mol/L，含谷氨酸的浓度为0.34mol/L；
(3)搅拌下，向由(2)所得溶液中加入乙二醇，所加乙二醇的体积为(2)所得溶液体积的30倍；
(4)向由(3)所得溶液中加入GO的去离子水分散液搅拌30min使混合均匀；
(5)将由(4)所得混合液转入水热反应釜，180℃反应6h；
(6)反应结束后冷却，过滤收集固体，洗涤后，冷冻干燥即获得产品MnO2/GO纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的，一种基于二氧化锰/氧化石墨烯纳米复合材料的环丙沙星吸附净化剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)所加GO的量，其范围是使得最后产品MnO2/GO中，MnO2与GO的质量比为1：0.25至1：4。
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