本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)Cr(VI)離子具有吸附作用的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料、制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：重金屬通常以單質(zhì)或化合物形式存在于自然界中，對(duì)生態(tài)和人類健康威脅較??；但是近年來(lái)隨著對(duì)金屬礦物的過(guò)度開(kāi)發(fā)，產(chǎn)生了含有大量金屬離子的工業(yè)廢水。以鉻為例，鉻是生物體所需的微量元素和工業(yè)領(lǐng)域的戰(zhàn)略性元素之一，在自然界中，鉻主要以鉻鐵礦（FeCr2O4）和鉻鉛礦(PbCrO4)的形式存在，其主要用于冶金工業(yè)、化妝品原料、皮革、工業(yè)色素等領(lǐng)域。然而，這些工業(yè)生產(chǎn)引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染，比如水體中的鉻污染。眾所周知，Cr(VI)的毒性遠(yuǎn)大于Cr(III)，Cr(VI)是一種易被人體吸收的致癌物；人體吸入這種高毒性的六價(jià)鉻離子后，輕者可能引起皮膚過(guò)敏，重者可能會(huì)導(dǎo)致遺傳性基因缺陷或者引起癌癥。水體被鉻污染直接威脅著人類的生命健康，因此，有效地從工業(yè)廢水中除去Cr(VI)已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的急需解決的問(wèn)題。近年來(lái)，研究者們對(duì)Cr(VI)的移除方法已經(jīng)做了很多研究，主要包括化學(xué)沉淀法，離子交換法，電解法以及吸附法等。其中，吸附法由于原料易得，操作簡(jiǎn)便，成本低，Cr(VI)除去率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用。然而，常用的吸附劑如活性炭，生物吸附劑、玉米秸稈、吸附樹(shù)脂、沸石吸附、黏土吸附和二氧化硅吸附等，但這些吸附劑在鉻離子移除方面都存在一定限制。因此，開(kāi)發(fā)新型有效的Cr(VI)吸附劑仍舊是需要解決的問(wèn)題。有鑒于此，需要提供一種改進(jìn)的能夠吸附Cr(VI)的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料、制備方法及應(yīng)用。。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)Cr(VI)離子具有吸附作用的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料、制備方法及應(yīng)用。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：S1：將氧化石墨烯加入到四氫呋喃中，分散得到氧化石墨烯的四氫呋喃分散液；S2：向氧化石墨烯的四氫呋喃分散液中加入L-精氨酸、碳酸鉀粉末和去離子水，常溫下攪拌24h；S3：用水洗滌若干次，干燥后得到L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，氧化石墨烯的四氫呋喃分散液中，氧化石墨烯的濃度為0.5mg/mL~5mg/mL。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S1具體為：在200W超聲波清洗器中超聲分散1h，得到氧化石墨烯的四氫呋喃分散液。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S2中，各組分加入比例為：氧化石墨烯：L-精氨酸：碳酸鉀：去離子水為：1g~1.5g:3g:0.5g~0.75g:5mL~7.5mL。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S2中，各組分加入比例為：氧化石墨烯與L-精氨酸的用量比例是1g~1.5g:3g；氧化石墨烯與碳酸鉀用量比例是1g：0.5g；碳酸鉀和去離子水用量比例是1g:10mL。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S3中，干燥過(guò)程具體為產(chǎn)物在60℃條件下真空干燥10h~15h。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供由上述L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法制備的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料對(duì)溶液中Cr(VI)離子進(jìn)行吸附的應(yīng)用。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料對(duì)溶液中Cr(VI)離子進(jìn)行吸附具體為：準(zhǔn)確稱取3mg的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料作為吸附劑加入到pH介于1~6之間的10mL,0.5mmol/L~2mmol/L的Cr(VI)離子的溶液中，15℃~30℃恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)0h~24h，過(guò)濾得到澄清的溶液，然后利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)澄清溶液的吸光度，最后計(jì)算出L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料對(duì)Cr(VI)離子的除去率。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，過(guò)濾過(guò)程具體為：利用220nm微孔濾膜濾出吸附劑得到澄清的溶液。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法，通過(guò)酯化反應(yīng)在氧化石墨烯表面接枝L-精氨酸，制備條件溫和，步驟簡(jiǎn)單，且制備的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料展示出來(lái)良好的Cr(VI)吸附性能。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明一種L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法的反應(yīng)路線圖。圖2是圖1所示的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料、L-精氨酸原料及氧化石墨烯原料的紅外光譜圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。請(qǐng)參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法。該方法以石墨烯或氧化石墨烯為基礎(chǔ)，在氧化石墨烯上接枝L-精氨酸，形成具有吸附Cr(VI)作用的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料。利用石墨烯本身具有大的比表面積，大的π共軛結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性將其作為基體。選用可以提供孤對(duì)電子的氨基的L-精氨酸，在酸性條件下可被質(zhì)子化帶正電，進(jìn)而可通過(guò)靜電吸附作用吸附酸性條件下的Cr(VI)離子。另外，L-精氨酸作為一種環(huán)境友好型化合物，在Cr(VI)離子吸附過(guò)程中不會(huì)對(duì)水體造成二次污染。其中，氧化石墨烯可以采用經(jīng)典的Hummer方法制備，冷凍干燥得到；也可以直接購(gòu)買獲得。L-精氨酸通過(guò)直接購(gòu)買獲得。L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟：S1：將氧化石墨烯加入到四氫呋喃中，分散得到氧化石墨烯的四氫呋喃分散液；S2：向氧化石墨烯的四氫呋喃分散液中加入L-精氨酸、碳酸鉀粉末和去離子水，常溫下攪拌24h；S3：用水洗滌若干次，干燥后得到L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料。步驟S1具體為：在200W超聲波清洗器中超聲分散1h，得到氧化石墨烯的四氫呋喃分散液；另外，其氧化石墨烯的濃度為0.5mg/mL~5mg/mL。步驟S2中，各組分加入量為：氧化石墨烯：L-精氨酸：碳酸鉀：去離子水為：1g~1.5g:3g:0.5g~0.75g:5mL~7.5mL。優(yōu)選地，石墨烯與L-精氨酸的用量比例是1g~1.5g:3g；氧化石墨烯與碳酸鉀用量比例是1g：0.5g；碳酸鉀和去離子水用量比例是1g:10mL。步驟S3中，干燥過(guò)程具體為產(chǎn)物在60℃條件下真空干燥10h~15h。以下將以幾個(gè)具體的實(shí)施例說(shuō)明L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法：實(shí)施例一，S1：將100mg氧化石墨烯加入到50mL的四氫呋喃中，在200W超聲波清洗器中超聲分散1h，得到氧化石墨烯的四氫呋喃分散液；S2：向氧化石墨烯的四氫呋喃分散液中加入0.3g的L-精氨酸、0.05g的碳酸鉀粉末和0.5mL去離子水，25℃條件下攪拌24h；S3：最后用水洗滌3次，產(chǎn)物60℃真空干燥12h得到L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料。由上述制備方法獲得的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料，通過(guò)傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）測(cè)定樣品的結(jié)構(gòu)。測(cè)試條件為：波長(zhǎng)范圍為4000~400cm-1，分辨率為4，掃描次數(shù)為32；L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料、氧化石墨烯原料、L-精氨酸原料均采用溴化鉀壓片的方法測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如圖2所示，說(shuō)明我們成功地在氧化石墨烯表面接枝了L-精氨酸，制備了L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料。實(shí)施例二，S1：將25mg氧化石墨烯加入到50mL的四氫呋喃中，在200W超聲波清洗器中超聲分散1h，得到氧化石墨烯的四氫呋喃分散液；S2：向氧化石墨烯的四氫呋喃分散液中加入0.3g的L-精氨酸、12.5mg的碳酸鉀粉末和0.125mL去離子水，25℃條件下攪拌24h；S3：最后用水洗滌3次，產(chǎn)物60℃真空干燥12h得到L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料。實(shí)施例三，S1：將250mg氧化石墨烯加入到50mL的四氫呋喃中，在200W超聲波清洗器中超聲分散1h，得到氧化石墨烯的四氫呋喃分散液；S2：向氧化石墨烯的四氫呋喃分散液中加入0.3g的L-精氨酸、125mg的碳酸鉀粉末和1.25mL去離子水，25℃條件下攪拌24h；S3：最后用水洗滌3次，產(chǎn)物60℃真空干燥12h得到L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料。通過(guò)傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）測(cè)定實(shí)施例二和實(shí)施例三獲得的樣品結(jié)構(gòu)，也表明成功地在氧化石墨烯表面接枝了L-精氨酸，制備了L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料。本發(fā)明的L-精氨酸/氧化石墨烯對(duì)溶液中Cr(VI)離子進(jìn)行吸附的應(yīng)用，具體為：準(zhǔn)確稱取3mg的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料作為吸附劑加入到pH介于1~6之間的10mL，0.5mmol/L~2mmol/L的Cr(VI)離子的溶液中，15℃~30℃恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)0h~24h，過(guò)濾得到澄清的溶液，然后利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)澄清溶液的吸光度，最后計(jì)算出L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料對(duì)Cr(VI)離子的除去率。過(guò)濾過(guò)程具體為：利用220nm微孔濾膜濾出吸附劑得到澄清的溶液,然后利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)澄清溶液的吸光度。以下將以實(shí)施例1獲得的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料的應(yīng)用實(shí)施例，說(shuō)明本發(fā)明的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料吸附鉻的用途。準(zhǔn)確稱取3mg的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料加入到pH=3.00的10mL，1mmol/L的Cr(VI)離子的溶液中，25℃恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)12h，利用220nm微孔濾膜濾出吸附劑得到澄清的溶液,然后利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)澄清溶液的吸光度并計(jì)算Cr(VI)含量在處理前后的含量變化，從而計(jì)算出L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料對(duì)Cr(VI)的吸附量及溶液中Cr(VI)的除去率。同時(shí)，采用沒(méi)有修飾的氧化石墨烯作為對(duì)比例，采用同樣的方法對(duì)同一份工業(yè)廢水進(jìn)行處理。結(jié)果如下表所示：樣品名稱Cr(VI)吸附量（mg/g）Cr(VI)除去率氧化石墨烯19.811.42%L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料158.591.46%由上述表格可知，L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料對(duì)Cr(VI)離子的吸附效果良好；含Cr(VI)離子廢水在采用本發(fā)明的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料處理后，溶液中Cr(VI)離子的除去率為90%以上。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明，L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料相對(duì)鉻含量比越高，吸附去除鉻的效率越高。綜上所述：本發(fā)明的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法，通過(guò)酯化反應(yīng)在氧化石墨烯表面接枝L-精氨酸，制備條件溫和，步驟簡(jiǎn)單，且制備的L-精氨酸/氧化石墨烯復(fù)合材料展示出來(lái)良好的Cr(VI)吸附性能，對(duì)溶液中Cr(VI)離子的除去率為90%以上。以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3