[發(fā)明專利]一種大規(guī)模制備氧化石墨烯的方法及對水中釷選擇性吸附

無效

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• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103130216A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 潘寧;夏傳琴
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;C02F1/28;C02F1/62
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技術領域

本發(fā)明公開了一種大規(guī)模制備氧化石墨烯的方法及對水中釷選擇性吸附，屬于核廢物中低放射性廢水處理及環(huán)境保護技術領域。

背景技術

放射性廢水中含有釷元素，其主要來源于采礦，稀土冶金，核工業(yè)，核電站（包括核事故）以及實驗室的研究。該放射性元素即使是在很低的濃度條件下也具有很強的毒性，威脅著人類的生活環(huán)境的健康，它進入人體后會對細胞、淋巴結、肺、肝、胰腺、骨頭造成不可逆的損傷，最終導致癌癥的發(fā)生[1]。此外，釷可作為核燃料的潛在原料，故就環(huán)境保護和節(jié)約能源而言，對放射性廢水中釷元素的分離富集具有重要的意義。目前，用于去除水中的釷元素有多種方法，例如液液萃取法，固相吸附法，離子交換法，化學沉淀法，膜和生物技術以及電化學方法等[2]。其中以固相吸附法具有操作簡單，高效，成本低，可重復使用，后處理簡單，無污染的特點而倍受青睞。提高該方法的關鍵在于開發(fā)更加環(huán)保，廉價，高效的固相吸附材料。目前，有許多材料被報道用作水體中的釷元素吸附，例如殼聚糖/斜發(fā)沸石復合材料(吸附容量為438.55?mg?Th/g吸附劑)，絲光沸石納米晶?(359.6?mg?Th/g)，纖維素衍生物(94.63?mg?Th/g)，氧化鈦(49.88?mg?Th/g)，活性炭(21.28?mg?Th/g)，氧化多層碳納米管(13.26?mg?Th/g)等[2-7]，但是其選擇性均不高。

氧化石墨烯作為石墨的氧化產(chǎn)物，具有豐富的含氧官能團（羥基，環(huán)氧基，羧基），這些含氧官能團在水中由于溶劑化的作用會帶上負電荷[8]，從而使其對帶正電的金屬離子具有強的相互作用。氧化石墨烯同時也具有石墨烯的準二維的平面結構，為吸附放射性金屬離子提供了大的接觸面積。氧化石墨烯的制備主要是通過采用超聲波剝離氧化石墨制得。由于氧化石墨含有豐富的含氧官能團，它與水相互作用呈粘稠狀，無法直接使用簡單的抽濾結合水洗的方法純化產(chǎn)物。一般采用高速離心機對新制備的氧化石墨進行固液分離，接著通過透析的方法純化氧化石墨除去殘留的金屬離子，該方法限制了氧化石墨的大規(guī)模工業(yè)化制備。基于這一現(xiàn)象，我們發(fā)展了一種成本低、簡便、高效、快速的純化氧化石墨的方法，從而實現(xiàn)了大規(guī)模制備氧化石墨烯，并且將其作為固相吸附劑可以簡單，快速，高效高選擇性地吸附水中的釷元素(吸附容量q_e:?529.6?mg?Th/g氧化石墨烯;?分配系數(shù)K_d:?3047?mL/g)。

參考文獻：

[1]?Industrial?Engineering?Chemistry?Research,?2012,?51:4825-4836.

[2]?Journal?of?Hazardous?Materials,?2011,?185:447-455.

[3]?Journal?of?Colloid?and?Interface?Science,?2011,?362:144–156.

[4]?Journal?of?Environmental?Radioactivity,?2013,?116:141-147.

[5]?Colloids?and?Surfaces?A:?Physicochemical?and?Engineering?Aspects,?2007,?296:109-116.

[6]?Journal?of?Nuclear?Materials,?2010,?396:251–256.

[7]?Colloids?and?Surfaces?A:?Physicochemical?and?Engineering?Aspects,?2007,?302:449-454.

[8]?Nature?Nanotechnology,?2008,?3:101-105.

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)象，旨在提供一種成本低，操作簡便，高效，快速純化氧化石墨，可大規(guī)模工業(yè)化制備單層氧化石墨烯以及一種簡便，快速，高吸附容量，高選擇性地去除水中釷元素的方法。

本發(fā)明一種純化氧化石墨大規(guī)模制備單層氧化石墨烯以及利用氧化石墨烯去除水中釷元素的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟：