CN117142548A - 一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术，具体公开了一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料及其制备方法，废水处理材料包括基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水；其中基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水的物质质量比为：（7‑11）：（4‑5）:2：（13‑15）。本发明废水处理材料采用的基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂二者相互协配，共同协效，能够协调改进体系有机COD、重金属和氨氮去除率，以及优化产品体系耐酸碱稳定性，产品去除效率得到明显增进。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料及其制备方法。
背景技术
城市、工业废水排放量不断提高，进入水体有机物的数量和种类急剧增加，含铅等重金属离子的排放，造成了水资源的严重污染，同时氨氮的含量增加易造成藻类快速生长，对于上述废水急需处理。
现有的废水处理剂多采用固态剂原料，固态剂的使用，容易导致固态剂与废水接触面积小，废水处理效率差，采用的处理剂为了改进有机COD的去除率，易造成重金属离子和氨氮的去除率降低，很难使COD、重金属离子和氨氮的去除率达到平衡改进状态，以及废水处理剂对酸碱环境耐受稳定性差，进一步的限制产品使用效率。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，废水处理材料包括基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水；
其中基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水的物质质量比为：（7-11）：（4-5）:2：（13-15）；
其中基体剂包括以下重量份原料：活性炭20-25份、硫酸铝10-15份、聚丙烯酰胺8-12份。
优选地，所述活性炭为椰壳活性炭、蜂窝活性炭中的一种。
优选地，所述基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂的制备方法为：
S01：将石墨烯先置于155-175℃下预热10-15min，然后以2-4℃/min的速率冷却至50℃，保温，得到热处理的石墨烯；
S02：将热处理的石墨烯、改性调节液按照重量比1:5搅拌反应处理，搅拌转速为350-400r/min，搅拌时间为25-35min，搅拌结束，得到改性调节的石墨烯剂；
S03：稻壳灰剂的制备：
将稻壳灰按照重量比1:5浸入到硅酸钠溶液中，于300-350W的超声功率条件下超声处理10-15min，超声结束，抽滤、干燥，得到稻壳灰剂；
S04：将稻壳灰剂、改性调节的石墨烯剂按照重量比5:2混匀，然后于球磨机中球磨处理，球磨转速为1000-1500r/min，球磨时间为1-2h，其中球磨比为5：1，球磨结束，水洗、干燥，得到基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂。
优选地，所述稻壳灰的比表面积为450-500m2/kg。
优选地，所述硅酸钠溶液的质量分数为10-15%。
优选地，所述改性调节液的制备方法为：
将玻璃纤维先置于玻璃纤维总量3-5倍的质量分数5%的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，水洗、干燥，将4-7份干燥的玻璃纤维、1-3份羟基乙酸、4-6份质量分数6-8%的十二烷基苯磺酸钠溶液搅拌混匀，然后抽滤、干燥，得到掺杂玻璃纤维剂；
将氯化镧溶液、掺杂玻璃纤维剂按照重量比5:3继续搅拌混匀，得到改性调节液。
优选地，所述氯化镧溶液的质量分数为4-6%。
优选地，所述壳聚糖复调钇改性剂的制备方法为：
S101：将5-9份质量分数5-7%的壳聚糖溶液中加入1-2份木质素磺酸钠、0.35-0.45份硅烷偶联剂，搅拌混匀，得到壳聚糖复调基液；
S102：向氧化钇中加入到氧化钇总量3-5%的纳米硅溶胶、氧化钇总量10-15%的壳聚糖复调基液，于1050-1150r/min的转速下球磨35-45min，球磨结束，水洗、干燥，得到壳聚糖复调钇改性剂。
优选地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
本发明还提供了一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料的制备方法，包括以下步骤：
将活性炭、硫酸铝、聚丙烯酰胺搅拌混匀，得到基体剂，将基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂依次加入到水中继续搅拌混匀，得到基于石墨烯复合改性的废水处理材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明废水处理材料采用基体剂配合调配基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水制成，基体剂以活性炭、硫酸铝、聚丙烯酰胺三者主料配合，通过三者调配，为产品体系的有机COD、重金属和氨氮去除率提供保障，同时采用的基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂二者相互协配，共同协效，能够协调改进体系有机COD、重金属和氨氮去除率，以及优化产品体系耐酸碱稳定性，产品有机COD、重金属和氨氮去除效率得到明显增进；
2、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂采用石墨烯经过155-175℃下预热10-15min，然后以2-4℃/min的速率冷却至50℃，优化石墨烯的活性效能，通过改性调节液搅拌处理，从而制备的改性调节的石墨烯剂与稻壳灰剂球磨协配效果更为显著，稻壳灰剂以高表面积的稻壳灰作为体系原料，再经过硅酸钠溶液处理，优化稻壳灰在体系中的分布稳定性，通过稻壳灰与片状石墨烯协配，片状石墨烯穿插体系中，增强体系原料与废水的接触面积，以及石墨烯承载稻壳灰，进而进一步的增强体系产品与废水的接触面积，改进除废水效率；
3、改性调节液采用玻璃纤维经过碱溶液活化改进，再与羟基乙酸、十二烷基苯磺酸钠溶液协调协配，得到的掺杂玻璃纤维剂再与氯化镧溶液协调，通过原料之间的相互调和协配，从而玻璃纤维的活性效能与分散度得到改进，从而与石墨烯的调节协效效果增强，从而起到补强效果，进一步的增强基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂在体系中的作用效果，从而使有机COD、重金属和氨氮去除率的协调效果明显改进以及体系的酸碱耐受能力增强；
4、壳聚糖复调钇改性剂以壳聚糖溶液、木质素磺酸钠、硅烷偶联剂之间相互调配制成氧化钇的球磨改性剂，再配合纳米硅溶胶协调协配，通过原料之间的相互协调，相互组配，氧化钇的活性效能与界面性得到明显增强，从而能够在体系中将体系原料搭接，将产品作用废水的效果进一步的增强，以及制备的壳聚糖复调钇改性剂与基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂协配效果进一步的增强，从而产品除废水的效率进一步的提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，废水处理材料包括基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水；
其中基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水的物质质量比为：（7-11）：（4-5）:2：（13-15）；
其中基体剂包括以下重量份原料：活性炭20-25份、硫酸铝10-15份、聚丙烯酰胺8-12份。
本实施例的活性炭为椰壳活性炭、蜂窝活性炭中的一种。
本实施例的基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂的制备方法为：
S01：将石墨烯先置于155-175℃下预热10-15min，然后以2-4℃/min的速率冷却至50℃，保温，得到热处理的石墨烯；
S02：将热处理的石墨烯、改性调节液按照重量比1:5搅拌反应处理，搅拌转速为350-400r/min，搅拌时间为25-35min，搅拌结束，得到改性调节的石墨烯剂；
S03：稻壳灰剂的制备：
将稻壳灰按照重量比1:5浸入到硅酸钠溶液中，于300-350W的超声功率条件下超声处理10-15min，超声结束，抽滤、干燥，得到稻壳灰剂；
S04：将稻壳灰剂、改性调节的石墨烯剂按照重量比5:2混匀，然后于球磨机中球磨处理，球磨转速为1000-1500r/min，球磨时间为1-2h，其中球磨比为5：1，球磨结束，水洗、干燥，得到基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂。
本实施例的稻壳灰的比表面积为450-500m2/kg。
本实施例的硅酸钠溶液的质量分数为10-15%。
本实施例的改性调节液的制备方法为：
将玻璃纤维先置于玻璃纤维总量3-5倍的质量分数5%的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，水洗、干燥，将4-7份干燥的玻璃纤维、1-3份羟基乙酸、4-6份质量分数6-8%的十二烷基苯磺酸钠溶液搅拌混匀，然后抽滤、干燥，得到掺杂玻璃纤维剂；
将氯化镧溶液、掺杂玻璃纤维剂按照重量比5:3继续搅拌混匀，得到改性调节液。
本实施例的氯化镧溶液的质量分数为4-6%。
本实施例的壳聚糖复调钇改性剂的制备方法为：
S101：将5-9份质量分数5-7%的壳聚糖溶液中加入1-2份木质素磺酸钠、0.35-0.45份硅烷偶联剂，搅拌混匀，得到壳聚糖复调基液；
S102：向氧化钇中加入到氧化钇总量3-5%的纳米硅溶胶、氧化钇总量10-15%的壳聚糖复调基液，于1050-1150r/min的转速下球磨35-45min，球磨结束，水洗、干燥，得到壳聚糖复调钇改性剂。
本实施例的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
本实施例的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料的制备方法，包括以下步骤：
将活性炭、硫酸铝、聚丙烯酰胺搅拌混匀，得到基体剂，将基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂依次加入到水中继续搅拌混匀，得到基于石墨烯复合改性的废水处理材料。
实施例1
本实施例的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，废水处理材料包括基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水；
其中基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水的物质质量比为：7：4:2：13；
其中基体剂包括以下重量份原料：活性炭20份、硫酸铝10份、聚丙烯酰胺8份。
本实施例的活性炭为椰壳活性炭。
本实施例的基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂的制备方法为：
S01：将石墨烯先置于155℃下预热10min，然后以2℃/min的速率冷却至50℃，保温，得到热处理的石墨烯；
S02：将热处理的石墨烯、改性调节液按照重量比1:5搅拌反应处理，搅拌转速为350r/min，搅拌时间为25min，搅拌结束，得到改性调节的石墨烯剂；
S03：稻壳灰剂的制备：
将稻壳灰按照重量比1:5浸入到硅酸钠溶液中，于300W的超声功率条件下超声处理10min，超声结束，抽滤、干燥，得到稻壳灰剂；
S04：将稻壳灰剂、改性调节的石墨烯剂按照重量比5:2混匀，然后于球磨机中球磨处理，球磨转速为1000r/min，球磨时间为1h，其中球磨比为5：1，球磨结束，水洗、干燥，得到基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂。
本实施例的稻壳灰的比表面积为450m2/kg。
本实施例的硅酸钠溶液的质量分数为10%。
本实施例的改性调节液的制备方法为：
将玻璃纤维先置于玻璃纤维总量3倍的质量分数5%的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，水洗、干燥，将4份干燥的玻璃纤维、1份羟基乙酸、4份质量分数6%的十二烷基苯磺酸钠溶液搅拌混匀，然后抽滤、干燥，得到掺杂玻璃纤维剂；
将氯化镧溶液、掺杂玻璃纤维剂按照重量比5:3继续搅拌混匀，得到改性调节液。
本实施例的氯化镧溶液的质量分数为4%。
本实施例的壳聚糖复调钇改性剂的制备方法为：
S101：将5份质量分数5%的壳聚糖溶液中加入1份木质素磺酸钠、0.35份硅烷偶联剂，搅拌混匀，得到壳聚糖复调基液；
S102：向氧化钇中加入到氧化钇总量3%的纳米硅溶胶、氧化钇总量10%的壳聚糖复调基液，于1050r/min的转速下球磨35min，球磨结束，水洗、干燥，得到壳聚糖复调钇改性剂。
本实施例的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
本实施例的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料的制备方法，包括以下步骤：
将活性炭、硫酸铝、聚丙烯酰胺搅拌混匀，得到基体剂，将基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂依次加入到水中继续搅拌混匀，得到基于石墨烯复合改性的废水处理材料。
实施例2
本实施例的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，废水处理材料包括基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水；
其中基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水的物质质量比为：11：5:2：15；
其中基体剂包括以下重量份原料：活性炭25份、硫酸铝15份、聚丙烯酰胺12份。
本实施例的活性炭为蜂窝活性炭。
本实施例的基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂的制备方法为：
S01：将石墨烯先置于175℃下预热15min，然后以4℃/min的速率冷却至50℃，保温，得到热处理的石墨烯；
S02：将热处理的石墨烯、改性调节液按照重量比1:5搅拌反应处理，搅拌转速为400r/min，搅拌时间为35min，搅拌结束，得到改性调节的石墨烯剂；
S03：稻壳灰剂的制备：
将稻壳灰按照重量比1:5浸入到硅酸钠溶液中，于350W的超声功率条件下超声处理15min，超声结束，抽滤、干燥，得到稻壳灰剂；
S04：将稻壳灰剂、改性调节的石墨烯剂按照重量比5:2混匀，然后于球磨机中球磨处理，球磨转速为1500r/min，球磨时间为2h，其中球磨比为5：1，球磨结束，水洗、干燥，得到基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂。
本实施例的稻壳灰的比表面积为500m2/kg。
本实施例的硅酸钠溶液的质量分数为15%。
本实施例的改性调节液的制备方法为：
将玻璃纤维先置于玻璃纤维总量5倍的质量分数5%的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，水洗、干燥，将7份干燥的玻璃纤维、3份羟基乙酸、6份质量分数8%的十二烷基苯磺酸钠溶液搅拌混匀，然后抽滤、干燥，得到掺杂玻璃纤维剂；
将氯化镧溶液、掺杂玻璃纤维剂按照重量比5:3继续搅拌混匀，得到改性调节液。
本实施例的氯化镧溶液的质量分数为6%。
本实施例的壳聚糖复调钇改性剂的制备方法为：
S101：将9份质量分数7%的壳聚糖溶液中加入2份木质素磺酸钠、0.45份硅烷偶联剂，搅拌混匀，得到壳聚糖复调基液；
S102：向氧化钇中加入到氧化钇总量5%的纳米硅溶胶、氧化钇总量15%的壳聚糖复调基液，于1150r/min的转速下球磨45min，球磨结束，水洗、干燥，得到壳聚糖复调钇改性剂。
本实施例的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
本实施例的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料的制备方法，包括以下步骤：
将活性炭、硫酸铝、聚丙烯酰胺搅拌混匀，得到基体剂，将基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂依次加入到水中继续搅拌混匀，得到基于石墨烯复合改性的废水处理材料。
实施例3.
本实施例的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，废水处理材料包括基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水；
其中基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水的物质质量比为：8.5：4.5:2：14；
其中基体剂包括以下重量份原料：活性炭22.5份、硫酸铝12.5份、聚丙烯酰胺10份。
本实施例的活性炭为椰壳活性炭。
本实施例的基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂的制备方法为：
S01：将石墨烯先置于160℃下预热12.5min，然后以3℃/min的速率冷却至50℃，保温，得到热处理的石墨烯；
S02：将热处理的石墨烯、改性调节液按照重量比1:5搅拌反应处理，搅拌转速为370r/min，搅拌时间为30min，搅拌结束，得到改性调节的石墨烯剂；
S03：稻壳灰剂的制备：
将稻壳灰按照重量比1:5浸入到硅酸钠溶液中，于325W的超声功率条件下超声处理12.5min，超声结束，抽滤、干燥，得到稻壳灰剂；
S04：将稻壳灰剂、改性调节的石墨烯剂按照重量比5:2混匀，然后于球磨机中球磨处理，球磨转速为1250r/min，球磨时间为1.5h，其中球磨比为5：1，球磨结束，水洗、干燥，得到基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂。
本实施例的稻壳灰的比表面积为475m2/kg。
本实施例的硅酸钠溶液的质量分数为12.5%。
本实施例的改性调节液的制备方法为：
将玻璃纤维先置于玻璃纤维总量4倍的质量分数5%的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，水洗、干燥，将5.5份干燥的玻璃纤维、2份羟基乙酸、5份质量分数7%的十二烷基苯磺酸钠溶液搅拌混匀，然后抽滤、干燥，得到掺杂玻璃纤维剂；
将氯化镧溶液、掺杂玻璃纤维剂按照重量比5:3继续搅拌混匀，得到改性调节液。
本实施例的氯化镧溶液的质量分数为5%。
本实施例的壳聚糖复调钇改性剂的制备方法为：
S101：将7份质量分数6%的壳聚糖溶液中加入1.5份木质素磺酸钠、0.40份硅烷偶联剂，搅拌混匀，得到壳聚糖复调基液；
S102：向氧化钇中加入到氧化钇总量4%的纳米硅溶胶、氧化钇总量12.5%的壳聚糖复调基液，于1100r/min的转速下球磨40min，球磨结束，水洗、干燥，得到壳聚糖复调钇改性剂。
本实施例的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
本实施例的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料的制备方法，包括以下步骤：
将活性炭、硫酸铝、聚丙烯酰胺搅拌混匀，得到基体剂，将基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂依次加入到水中继续搅拌混匀，得到基于石墨烯复合改性的废水处理材料。
对比例1.
与实施例3不同是未添加基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂。
对比例2.
与实施例3不同是基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂制备中未采用S01处理。
对比例3.
与实施例3不同是基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂制备中未采用改性调节液处理。
对比例4.
与实施例3不同是基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂制备中未加入稻壳灰剂。
对比例5.
与实施例3不同是稻壳灰剂采用稻壳灰原料代替。
对比例6.
与实施例3不同是未添加壳聚糖复调钇改性剂。
对比例7.
与实施例3不同是壳聚糖复调钇改性剂采用氧化钇原料直接代替。
对比例8.
与实施例3不同是壳聚糖复调钇改性剂制备中未加入纳米硅溶胶。
对比例9.
与实施例3不同是壳聚糖复调钇改性剂制备中未加入木质素磺酸钠、硅烷偶联剂。
实施例1-3及对比例1-9性能在常规条件下测试，将每升废水中投放20g测试产品，然后搅拌，按照测试前、测试后的铅离子、氨氮和COD值进行计算，分别测试COD去除率、铅离子去除率和氨氮去除率；采用离子测试仪、氨氮测试仪以及COD测试仪分别测试废水处理前后的铅离子、氨氮和COD值；以铅离子去除率为例，铅离子去除率=（测试前铅离子值-测试后铅离子值/测试前铅离子值）×100%；
同时将测试产品置于2%的盐酸酸雾条件下放置1h以及置于2%的氢氧化钠碱雾条件下放置1h进行实验，将实验的测试产品按照上述操作，测试产品的耐酸、耐碱的稳定性能，测试结果如下
从实施例1-3及对比例1-9中得出，本发明实施例3的产品具有优异的COD去除率，同时铅离子去除率、氨氮去除率性能优异，三者可实现协调改进，以及产品在耐酸、碱条件下性能稳定性优异；
从对比例1-5及实施例3中看出，本发明未添加基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂，COD去除率常规条件下从98.9%降低至93.2%，降低率达到5.7%，耐酸、碱条件下98.7%降低至82.3%，降低率达到16.62%；同理，铅离子去除率、氨氮去除率的产品性能在耐酸、碱条件、常规条件下出现明显变差趋势，耐酸、碱条件的产品性能变差更为明显，同时基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂制备中未采用S01处理、未采用改性调节液处理、未加入稻壳灰剂、稻壳灰剂采用稻壳灰原料代替，产品的性能均有变差趋势，采用本发明的方法制备的稻壳灰剂配合改性调节液处理以及本发明特定的工艺制备的基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂，产品的性能效果最为显著，采用其他方法代替均不如本发明的效果明显；
同时未采用改性调节液处理，在基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂的制备中，对产品的性能影响因素最大，改性调节液在基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂的制备中，对产品的性能有着重要性的影响；
从对比例6-9及实施例3中看出，壳聚糖复调钇改性剂采用氧化钇原料直接代替、壳聚糖复调钇改性剂制备中未加入纳米硅溶胶、壳聚糖复调钇改性剂制备中未加入木质素磺酸钠、硅烷偶联剂，不同的方法制备的壳聚糖复调钇改性剂，产品的性能均有变差趋势；
从对比例1、对比例6和实施例3中看出，本发明未添加壳聚糖复调钇改性剂，COD去除率常规条件下从98.9%降低至94.3%，降低率达到4.7%，耐酸、碱条件下98.7%降低至83.7%，降低率达到15.2%；同理，铅离子去除率、氨氮去除率的产品性能在耐酸、碱条件、常规条件下出现明显变差趋势，耐酸、碱条件的产品性能变差更为明显；
未添加基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂中的一种，产品的性能均有明显变差趋势，采用二者协配，共同协效，产品的性能效果最为显著。
基于上述测试，本发明发现改性调节液对产品的性能影响趋势较大，基于此，本发明对其进一步的探究。
改性调节液的制备方法为：
将玻璃纤维先置于玻璃纤维总量4倍的质量分数5%的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，水洗、干燥，将5.5份干燥的玻璃纤维、2份羟基乙酸、5份质量分数7%的十二烷基苯磺酸钠溶液搅拌混匀，然后抽滤、干燥，得到掺杂玻璃纤维剂；
将氯化镧溶液、掺杂玻璃纤维剂按照重量比5:3继续搅拌混匀，得到改性调节液。
实验例1.
与实施例3唯有不同是改性调节液的制备中氯化镧溶液采用去离子代替。
实验例2.
与实施例3唯有不同是改性调节液的制备中掺杂玻璃纤维剂采用玻璃纤维代替。
实验例3.
与实施例3唯有不同是掺杂玻璃纤维剂的制备中未加入羟基乙酸。
实验例4.
与实施例3唯有不同是掺杂玻璃纤维剂的制备中未加入十二烷基苯磺酸钠溶液。
实验例5.
与实施例3唯有不同是干燥的玻璃纤维采用玻璃纤维原料直接代替。
实验例1-5的产品性能测试结果如下：
从实验例1-5可看出，改性调节液的制备中氯化镧溶液采用去离子代替，产品的性能变差较为明显，其次是改性调节液的制备中掺杂玻璃纤维剂采用玻璃纤维代替，氯化镧溶液、掺杂玻璃纤维剂的配合对产品的性能影响较为显著，掺杂玻璃纤维剂的制备中未加入羟基乙酸、未加入十二烷基苯磺酸钠溶液、干燥的玻璃纤维采用玻璃纤维原料直接代替，产品的性能均有变差趋势，采用本发明特定的方法制备的掺杂玻璃纤维剂配合本发明的氯化镧溶液，产品性能效果最为显著，采用其他方法代替均不如本发明的效果明显。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，其特征在于，废水处理材料包括基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水；
其中基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂和水的物质质量比为：（7-11）：（4-5）:2：（13-15）；
其中基体剂包括以下重量份原料：活性炭20-25份、硫酸铝10-15份、聚丙烯酰胺8-12份。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，其特征在于，所述活性炭为椰壳活性炭、蜂窝活性炭中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，其特征在于，所述基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂的制备方法为：
S01：将石墨烯先置于155-175℃下预热10-15min，然后以2-4℃/min的速率冷却至50℃，保温，得到热处理的石墨烯；
S02：将热处理的石墨烯、改性调节液按照重量比1:5搅拌反应处理，搅拌转速为350-400r/min，搅拌时间为25-35min，搅拌结束，得到改性调节的石墨烯剂；
S03：稻壳灰剂的制备：
将稻壳灰按照重量比1:5浸入到硅酸钠溶液中，于300-350W的超声功率条件下超声处理10-15min，超声结束，抽滤、干燥，得到稻壳灰剂；
S04：将稻壳灰剂、改性调节的石墨烯剂按照重量比5:2混匀，然后于球磨机中球磨处理，球磨转速为1000-1500r/min，球磨时间为1-2h，其中球磨比为5：1，球磨结束，水洗、干燥，得到基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂。
4.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，其特征在于，所述稻壳灰的比表面积为450-500m2/kg。
5.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，其特征在于，所述硅酸钠溶液的质量分数为10-15%。
6.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，其特征在于，所述改性调节液的制备方法为：
将玻璃纤维先置于玻璃纤维总量3-5倍的质量分数5%的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，水洗、干燥，将4-7份干燥的玻璃纤维、1-3份羟基乙酸、4-6份质量分数6-8%的十二烷基苯磺酸钠溶液搅拌混匀，然后抽滤、干燥，得到掺杂玻璃纤维剂；
将氯化镧溶液、掺杂玻璃纤维剂按照重量比5:3继续搅拌混匀，得到改性调节液。
7.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，其特征在于，所述氯化镧溶液的质量分数为4-6%。
8.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，其特征在于，所述壳聚糖复调钇改性剂的制备方法为：
S101：将5-9份质量分数5-7%的壳聚糖溶液中加入1-2份木质素磺酸钠、0.35-0.45份硅烷偶联剂，搅拌混匀，得到壳聚糖复调基液；
S102：向氧化钇中加入到氧化钇总量3-5%的纳米硅溶胶、氧化钇总量10-15%的壳聚糖复调基液，于1050-1150r/min的转速下球磨35-45min，球磨结束，水洗、干燥，得到壳聚糖复调钇改性剂。
9.根据权利要求8所述的一种基于石墨烯复合改性的废水处理材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
10.一种如权利要求1-9任一项所述基于石墨烯复合改性的废水处理材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将活性炭、硫酸铝、聚丙烯酰胺搅拌混匀，得到基体剂，将基体剂、基于改性的石墨烯调节稻壳灰剂、壳聚糖复调钇改性剂依次加入到水中继续搅拌混匀，得到基于石墨烯复合改性的废水处理材料。
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| CN1792789A (zh) * | 2006-01-06 | 2006-06-28 | 哈尔滨工业大学 | 用稻壳灰制备纳米二氧化硅的方法 |
| CN106986396A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-07-28 | 浙江清天地环境工程有限公司 | 一种改性壳聚糖及其制备方法 |
| US20200197901A1 (en) * | 2018-10-25 | 2020-06-25 | Uti Limited Partnership | Metal organic framework (mof) composite materials, methods, and uses thereof |
| AU2020104239A4 (en) * | 2020-12-22 | 2021-03-11 | Shaoguan University | A graphene based purification method and device for medical sewage in general hospitals |
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