CN109368732A - 一种石墨烯污水净化材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯污水净化材料，它是由下述重量份的原料组成的：氧化石墨烯20‑30、聚酰胺蜡微粉4‑6、硫酸铝3‑5、三甲基羟乙基乙二胺0.7‑1、包覆碳粉3‑4、硅藻土180‑200，本发明加入的硅藻土、纳米碳粉等都具有很好的吸附性能，加入的硫酸铝等具有一定的絮凝性，可以起到协同净化污水的效果；本发明通过松香包覆，能够增强成品材料的稳定性，通过微孔吸附后可以增强絮凝性，增强协同效果。

Description

一种石墨烯污水净化材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种石墨烯污水净化材料及其制备方法。

背景技术

目前随着社会和经济的快速发展，人类赖以生存的环境也遭到不同程度的破坏，其中水环境的污染更是日趋严重。据统计，我国每年因水体污染而造成的经济损失达400亿元，我国城市每年废水总排放量约为415亿吨，其中工业废水占70％，而印染是工业中的排污大户，占整个工业废水总量的35％左右，约为145 亿吨。因此工业废水的治理，直接关系着我国对水资源的合理、充分利用，直接影响着我国经济和社会的持续发展。染料废水具有有机物含量高，色度深，可生化性差等特点，属于难处理废水。特别是近年来所使用的染料更加稳定，可生化性的程度进一步降低。目前，治理染料废水的方法有：物理吸附法，化学氧化法，微生物处理法等。这些传统方法存在着效率低，能耗高，不能彻底分解污染物，易产生二次污染等缺点。虽然在过去，现在甚至将来一段时间内都将是废水处理的主导方法。但随着水资源的不断紧张和我国对污水排放标准的不断提高，新的污水处理技术必须并且不断得到发展。其中，光催化技术是一种新颖而有前途的方法，而目前关于这方面的研究主要集中在光催化剂的研制；

目前常用的为二氧化钛光催化剂，其存在着比表面积不高，孔隙率小和孔径分布不集中，这不利于废水中染料大分子在孔道中的吸附和传质过程；因此，研究新的，吸附性强的污水净化材料是目前研究的重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯污水净化材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯污水净化材料，它是由下述重量份的原料组成的：

氧化石墨烯20-30、聚酰胺蜡微粉4-6、硫酸铝3-5、三甲基羟乙基乙二胺0.7-1、包覆碳粉3-4、硅藻土180-200。

所述的包覆碳粉是由下述重量份的原料组成的：

蓖麻酸钙2-3、纳米碳粉5-7、松香10-13、二硫代水杨酸0.8-1、硅烷偶联剂kh550 1-2、乙基纤维素16-20。

所述的包覆碳粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）取乙基纤维素、蓖麻酸钙混合，加入到混合料重量10-18倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入纳米碳粉，升高温度为60-65℃，加入硅烷偶联剂kh550，保温搅拌1-2小时，得氨基纤维溶液；

（2）取松香，加入到上述氨基纤维溶液中，搅拌均匀，蒸馏除去乙醇，送入到烧结炉中，在800-900℃下煅烧3-4小时，出料冷却，与二硫代水杨酸混合，加入到混合料重量3-5倍的去离子水中，在60-70℃下恒温搅拌1-2小时，烘干，即得所述包覆碳粉。

一种石墨烯污水净化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取三甲基羟乙基乙二胺，加入到其重量17-20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入氧化石墨烯，在50-60℃下保温搅拌30-40分钟，得石墨烯分散液；

（2）取硅藻土，在700-800℃下煅烧1-2小时，冷却后磨成细粉，与硫酸铝混合，加入到混合料重量5-7倍的去离子水中，超声10-20分钟，得硅藻土分散液；

（3）取上述石墨烯分散液、硅藻土分散液混合，搅拌均匀，送入到70-80℃的恒温水浴中，保温搅拌1-2小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，送入到烘箱中，在75-80℃下干燥至恒重，出料冷却，即得所述石墨烯污水净化材料。

本发明的优点：

本发明首先采用硅烷偶联剂kh550处理纳米碳粉，然后采用二硫代水杨酸改性松香，通过共混反应，实现了松香对碳粉的包覆效果，且加入了乙基纤维素，其可以提高成膜性能，增强包覆效果，从而提高包覆料的稳定性；本发明加入的硅藻土、纳米碳粉等都具有很好的吸附性能，加入的硫酸铝等具有一定的絮凝性，可以起到协同净化污水的效果；本发明通过松香包覆，能够增强成品材料的稳定性，通过微孔吸附后可以增强絮凝性，增强协同效果。

具体实施方式

实施例1

一种石墨烯污水净化材料，它是由下述重量份的原料组成的：

氧化石墨烯20、聚酰胺蜡微粉4、硫酸铝3、三甲基羟乙基乙二胺0.7、包覆碳粉3、硅藻土180。

所述的包覆碳粉是由下述重量份的原料组成的：

蓖麻酸钙2、纳米碳粉5、松香10、二硫代水杨酸0.8、硅烷偶联剂kh550 1、乙基纤维素16。

所述的包覆碳粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）取乙基纤维素、蓖麻酸钙混合，加入到混合料重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入纳米碳粉，升高温度为60℃，加入硅烷偶联剂kh550，保温搅拌1小时，得氨基纤维溶液；

（2）取松香，加入到上述氨基纤维溶液中，搅拌均匀，蒸馏除去乙醇，送入到烧结炉中，在800℃下煅烧3小时，出料冷却，与二硫代水杨酸混合，加入到混合料重量3倍的去离子水中，在60℃下恒温搅拌1小时，烘干，即得所述包覆碳粉。

一种石墨烯污水净化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取三甲基羟乙基乙二胺，加入到其重量17倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入氧化石墨烯，在50℃下保温搅拌30分钟，得石墨烯分散液；

（2）取硅藻土，在700℃下煅烧小时，冷却后磨成细粉，与硫酸铝混合，加入到混合料重量5倍的去离子水中，超声10分钟，得硅藻土分散液；

（3）取上述石墨烯分散液、硅藻土分散液混合，搅拌均匀，送入到70℃的恒温水浴中，保温搅拌1小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，送入到烘箱中，在75℃下干燥至恒重，出料冷却，即得所述石墨烯污水净化材料。

实施例2

一种石墨烯污水净化材料，它是由下述重量份的原料组成的：

氧化石墨烯30、聚酰胺蜡微粉6、硫酸铝5、三甲基羟乙基乙二胺1、包覆碳粉4、硅藻土200。

所述的包覆碳粉是由下述重量份的原料组成的：

蓖麻酸钙3、纳米碳粉7、松香13、二硫代水杨酸1、硅烷偶联剂kh550 2、乙基纤维素20。

所述的包覆碳粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）取乙基纤维素、蓖麻酸钙混合，加入到混合料重量18倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入纳米碳粉，升高温度为65℃，加入硅烷偶联剂kh550，保温搅拌2小时，得氨基纤维溶液；

（2）取松香，加入到上述氨基纤维溶液中，搅拌均匀，蒸馏除去乙醇，送入到烧结炉中，在900℃下煅烧4小时，出料冷却，与二硫代水杨酸混合，加入到混合料重量5倍的去离子水中，在70℃下恒温搅拌2小时，烘干，即得所述包覆碳粉。

一种石墨烯污水净化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取三甲基羟乙基乙二胺，加入到其重量20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入氧化石墨烯，在60℃下保温搅拌40分钟，得石墨烯分散液；

（2）取硅藻土，在800℃下煅烧2小时，冷却后磨成细粉，与硫酸铝混合，加入到混合料重量7倍的去离子水中，超声20分钟，得硅藻土分散液；

（3）取上述石墨烯分散液、硅藻土分散液混合，搅拌均匀，送入到70-80℃的恒温水浴中，保温搅拌2小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，送入到烘箱中，在80℃下干燥至恒重，出料冷却，即得所述石墨烯污水净化材料。

性能测试：

选择实验污水池，采用重铬酸钾法测定COD，初始COD平均值为3740mg/l，经过本发明石墨烯污水净化材料处理后，测得COD平均值为40.1mg/l。

采用纳氏试剂光度法测定氨氮含量，初始氨氮含量平均值为477.3mg/l，经过本发明的石墨烯污水净化材料处理后，测得氨氮含量平均值为0.18mg/l。

Claims (4)

1.一种石墨烯污水净化材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：

氧化石墨烯20-30、聚酰胺蜡微粉4-6、硫酸铝3-5、三甲基羟乙基乙二胺0.7-1、包覆碳粉3-4、硅藻土180-200。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯污水净化材料，其特征在于，所述的包覆碳粉是由下述重量份的原料组成的：

蓖麻酸钙2-3、纳米碳粉5-7、松香10-13、二硫代水杨酸0.8-1、硅烷偶联剂kh550 1-2、乙基纤维素16-20。

3.根据权利要求2所述的一种石墨烯污水净化材料，其特征在于，所述的包覆碳粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）取乙基纤维素、蓖麻酸钙混合，加入到混合料重量10-18倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入纳米碳粉，升高温度为60-65℃，加入硅烷偶联剂kh550，保温搅拌1-2小时，得氨基纤维溶液；

（2）取松香，加入到上述氨基纤维溶液中，搅拌均匀，蒸馏除去乙醇，送入到烧结炉中，在800-900℃下煅烧3-4小时，出料冷却，与二硫代水杨酸混合，加入到混合料重量3-5倍的去离子水中，在60-70℃下恒温搅拌1-2小时，烘干，即得所述包覆碳粉。

4.一种如权利要求1所述石墨烯污水净化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取三甲基羟乙基乙二胺，加入到其重量17-20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入氧化石墨烯，在50-60℃下保温搅拌30-40分钟，得石墨烯分散液；

（2）取硅藻土，在700-800℃下煅烧1-2小时，冷却后磨成细粉，与硫酸铝混合，加入到混合料重量5-7倍的去离子水中，超声10-20分钟，得硅藻土分散液；

（3）取上述石墨烯分散液、硅藻土分散液混合，搅拌均匀，送入到70-80℃的恒温水浴中，保温搅拌1-2小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，送入到烘箱中，在75-80℃下干燥至恒重，出料冷却，即得所述石墨烯污水净化材料。