[發(fā)明專(zhuān)利]一種水鐵礦-石墨烯復(fù)合材料及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610203352.6
• 申請(qǐng)日: 2016-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105727876B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉廣龍;朱端衛(wèi);胡榮桂;趙建偉;林杉;蔡建波;華玉妹;陳燕波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/06;B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/30
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 徐紹新

本發(fā)明公開(kāi)了一種水鐵礦?石墨烯復(fù)合材料，它是按以下方法制備得到的：1)取氧化石墨烯，加入5～20倍重量的蒸餾水，超聲溶解形成溶膠；2)向溶膠中加入三價(jià)鐵鹽，使溶膠中三價(jià)鐵離子的質(zhì)量占固溶物質(zhì)量的5～40％，攪拌，用金屬堿溶液調(diào)節(jié)溶膠的pH至7～8，繼續(xù)攪拌10～60min；3)離心，分離沉淀并用去離子水洗滌2～5次；4)將沉淀在40～50℃條件下干燥，粉粹。本發(fā)明可以同時(shí)吸附水體污染中的無(wú)機(jī)磷與有機(jī)磷，而且具有較大的吸附容量，與其它的水體去磷方法相比，本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便、成本低廉、易于控制、易于回收、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水體有機(jī)污染物治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水鐵礦-石墨烯復(fù)合材料及其在水體去磷中作為吸附劑的應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于大量含磷廢水未經(jīng)處理或處理不當(dāng)就排入水體，使水體中磷的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了排放標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，威脅著水生生物的生存和飲用水安全。目前，水體去磷方法主要有生物法、化學(xué)沉淀法、人工濕地法、離子交換法及吸附法等。生物法和化學(xué)沉淀法會(huì)產(chǎn)生大量的含磷剩余污泥，提高了處理成本，磷的回收也有一定的困難。人工濕地法對(duì)磷的去除效率不高，而離子交換法的處理成本較高。吸附法具有操作簡(jiǎn)單、處理效率高、無(wú)二次污染，且可將磷酸鹽回收再利用等優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。然而，由于廢水中同時(shí)含有無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷，有機(jī)磷容易通過(guò)化學(xué)分解和生物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)磷，而傳統(tǒng)吸附劑僅能去除無(wú)機(jī)磷，對(duì)有機(jī)磷的去除效果較差。

氧化石墨烯具有理想的平面二維結(jié)構(gòu)、良好的電子性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、機(jī)械性質(zhì)等，使其在納米電子器件、催化劑、電池、電容器、光電子器件、新型復(fù)合材料以及傳感材料等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。目前已有氧化石墨烯復(fù)合材料用于解決污水中的重金屬離子及有機(jī)污染物的文獻(xiàn)報(bào)道，但尚未見(jiàn)將氧化石墨烯與水鐵礦復(fù)合用于水體去磷的研究報(bào)道。

水鐵礦是一種紅棕色的球形納米顆粒，粒徑小、結(jié)晶弱，在土壤、水體沉積物等自然環(huán)境中分布較廣。由于其具有高的反應(yīng)活性和較大的比表面積，水鐵礦常被用作各種污染物的吸附劑。邵興華等人研究表明，水鐵礦(無(wú)定形)對(duì)磷的吸附無(wú)論在容量還是強(qiáng)度方面均比結(jié)晶態(tài)鐵氧化物針鐵礦和赤鐵礦大得多。水鐵礦吸附的磷比針鐵礦和赤鐵礦所吸附的磷更難解吸；水鐵礦的大量活性表面并沒(méi)有表現(xiàn)出增加磷釋放的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水鐵礦-石墨烯復(fù)合材料，該材料可用于水體去磷中作為吸附劑。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種水鐵礦-石墨烯復(fù)合材料，它是按以下方法制備得到的，該方法包括以下步驟：

1)取氧化石墨烯，加入5～20倍重量的蒸餾水，超聲溶解形成溶膠；

2)向溶膠中加入三價(jià)鐵鹽，使溶膠中三價(jià)鐵離子的質(zhì)量占固溶物質(zhì)量的5～40％，攪拌，用金屬堿溶液調(diào)節(jié)溶膠的pH至7～8，繼續(xù)攪拌10～60min；

3)離心，分離沉淀并用去離子水洗滌2～5次；

4)將沉淀在40～50℃條件下干燥，粉粹。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯是直徑為0.5～5μm、厚度為0.8～1.2nm的片狀氧化石墨烯。

優(yōu)選地，所述三價(jià)鐵鹽為硝酸鐵。

優(yōu)選地，所述堿溶液為0.5～2mol/L的KOH溶液。

本發(fā)明通過(guò)將三價(jià)鐵鹽在弱堿性條件反應(yīng)形成水鐵礦，反應(yīng)的過(guò)程中水鐵礦同時(shí)與氧化石墨烯形成復(fù)合物。所得到的復(fù)合材料可以同時(shí)吸附水體污染中的無(wú)機(jī)磷與有機(jī)磷，而且具有較大的吸附容量，與其它的水體去磷方法相比，本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便、成本低廉、易于控制、易于回收、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。

實(shí)施例1