一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料公開了一種用于污水治理的細沙吸附材料，將質(zhì)量分數(shù)80-90%細沙、1-5%氧化石墨烯、5-10%殼聚糖、1-5%交聯(lián)劑混合，加入質(zhì)量分數(shù)1:1-1:2的去離子水，經(jīng)100-150℃水熱反應(yīng)10～24小時制備而成。本發(fā)明將普通細沙涂上便宜且來源豐富的氧化石墨烯，可以大幅提高其對污水的吸附能力。
【專利說明】一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料，屬于水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟、社會的快速發(fā)展，人口數(shù)量的不斷增長，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的加快推進，水污染事件頻發(fā)，給環(huán)境和人們的健康帶來了嚴重的損害。因此，污水治理已經(jīng)成為一項刻不容緩的任務(wù)。對于污染水體的治理技術(shù)有多種，其中吸附法因容易制備、成本低、吸附效果好而被大規(guī)模使用。
[0003]天然沙子可作為吸附材料，可用于吸附重金屬離子，并且在低濃度范圍內(nèi)具有較高的去除率。例如中國專利CN200910255641.0，將中國騰格里沙漠的細沙經(jīng)簡單水洗后得到天然吸附材料，可直接應(yīng)用于吸附水溶液中的金屬離子。以該細沙作為水體中痕量Cd(II)的吸附材料，Cd(II)的去除率在90%以上。但是該專利中的沙漠細沙只適用于吸附重金屬離子，特別是Cd(II)，并且吸附效率低。
[0004]2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈.海姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫，利用撕透明膠帶的方法，成功地從石墨中分離出單層原子排列的石墨烯，兩人也因此獲得2010年的諾貝爾物理學獎。石墨烯由碳原子以SP2雜化軌道組成六角型蜂巢晶格，其結(jié)構(gòu)單元為碳六元環(huán)，它是一種只有單層碳原子厚度的二維材料。石墨烯是構(gòu)成碳基材料的基本機構(gòu)單元。它可以包裹形成零維Fullerenes,卷成一維carbon nanotube,層層堆積成三維graphite。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的派生物，與石墨烯的結(jié)構(gòu)大體相同，但是氧化石墨烯基面及邊緣含有羥基-0H、羧基-C00H、羰基C=O等功能性基團。從石墨烯發(fā)現(xiàn)的那一天起，石墨烯就已經(jīng)成為研究的熱點和焦點，在超級電容器、透明電極、海水淡化、發(fā)光二極管、傳感器、儲氫、太陽能電池、催化劑載體、復合材料、生物支架材料、生物成像、藥物輸送、紡織、印染等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
[0005]石墨烯及其復合材料吸附重金屬、有機污染物效果好、吸附力大(化學進展，2013，25 (2): 419-430)，國內(nèi)外的研究者對石墨烯基復合材料展開了大量的研究，制備了多種石墨烯基復合材料，如:石墨烯/ 二氧化錳復合材料、石墨烯/銀復合材料、石墨烯/四氧化三鐵復合材料、石墨烯/ 二氧化硅復合材料、石墨烯/ 二氧化鈦復合材料、石墨烯/EDTA復合材料、石墨烯/殼聚糖復合材料、石墨烯/聚吡咯復合材料等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明將石墨烯和細沙結(jié)合起來，將質(zhì)量分數(shù)80-90%細沙、1-5%氧化石墨烯、5-10%殼聚糖、1-5%交聯(lián)劑混合，加入質(zhì)量分數(shù)1:1-1:2的去離子水，經(jīng)100-15(TC水熱反應(yīng)10?24小時制備而成。將普通細沙涂上便宜且來源豐富的氧化石墨烯，可以大幅提高其對污水的吸附能力。
[0007]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn):
將細沙用去離子水反復清洗，過篩至10-200目，浸泡在質(zhì)量分數(shù)10%的稀鹽酸中10-48h，用去離子水反復洗凈，烘干備用。將質(zhì)量分數(shù)80-90%的細沙、1-5%的氧化石墨烯、5-10%脫乙酰度70-80%、分子量50，000-200, 000的殼聚糖、1_5%的交聯(lián)劑混合，加入質(zhì)量分數(shù)1:1-1:2的去離子水，100-150°C水熱反應(yīng)10?24小時。其中氧化石墨烯的制備可參考中國專利CN201210501548.5，交聯(lián)劑為乙二醛、戊二醛、乙二醇二縮水甘油醚、吡啶中的一種或多種。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0009]實施例1:
將9g 100目的細沙，浸泡在50ml質(zhì)量分數(shù)10%的稀鹽酸中10h，用去離子水反復洗凈。然后和0.1g氧化石墨烯、0.4g脫乙酰度70%、分子量50，000的殼聚糖、0.5%乙二醛混合，再加入IOg的去離子水，100°C水熱反應(yīng)10小時。
[0010]實施例2:
將8g 50目的細沙，浸泡在80ml質(zhì)量分數(shù)10%的稀鹽酸中15h，用去離子水反復洗凈。然后和Ig氧化石墨烯、0.5g脫乙酰度70、分子量100，000的殼聚糖、0.5g%戊二醛混合，力口入質(zhì)量分數(shù)15g的去離子水，110°C水熱反應(yīng)15小時。
[0011]實施例3:
將8.5g 150目的細沙，浸泡在質(zhì)量分數(shù)10%的稀鹽酸中20h，用去離子水反復洗凈。然后和0.2g的氧化石墨烯、Ig脫乙酰度80%、分子量150，000的殼聚糖、0.3g乙二醇二縮水甘油醚混合,加入質(zhì)量分數(shù)20g的去離子水，120°C水熱反應(yīng)20小時。
[0012]實施例4:
將9.5g 100目的細沙，浸泡在質(zhì)量分數(shù)10%的稀鹽酸中48h，用去離子水反復洗凈。然后和0.1g氧化石墨烯、0.2g脫乙酰度75%、分子量200，000的殼聚糖、0.2g吡啶混合，加入質(zhì)量分數(shù)20g的去離子水，130°C水熱反應(yīng)24小時。
[0013]實施例5:
將8.8g 120目的細沙，浸泡在質(zhì)量分數(shù)10%的稀鹽酸中12h，用去離子水反復洗凈。然后和0.4g氧化石墨烯、0.4g脫乙酰度80%、分子量50，000的殼聚糖、0.4g吡啶混合，加入質(zhì)量分數(shù)IOg的去離子水，105°C水熱反應(yīng)10小時。
[0014]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料，其特征在于:將質(zhì)量分數(shù)80-90%細沙、1-5%氧化石墨烯、5-10%殼聚糖、1-5%交聯(lián)劑混合，加入質(zhì)量分數(shù)1:1-1:2的去離子水，經(jīng)水熱反應(yīng)制備而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料，其特征在于，所述的細沙，用去離子水反復清洗，過篩至10-200目，烘干備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料，其特征在于，將細沙浸泡在質(zhì)量分數(shù)10%的稀鹽酸中10-48h，質(zhì)量濃度為1:5-1:20，用去離子水反復洗凈，烘干備用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料，其特征在于，氧化石墨烯由氧化石墨經(jīng)超聲剝層制得，為單層氧化石墨烯、多層氧化石墨烯或二者的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料，其特征在于，所述的殼聚糖脫乙酰度70-80%、分子量50，000-200, 000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料，其特征在于，所述的交聯(lián)劑為乙二醛、戊二醛、乙二醇二縮水甘油醚、吡啶中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細沙-氧化石墨烯復合吸附材料，其特征在于，水熱反應(yīng)溫度100-150°C，反應(yīng)時間10?24小時。
【文檔編號】B01J20/24GK103962102SQ201410193430
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】朱順華 申請人:蘇州潔寶機械有限公司