[發(fā)明專利]一種石墨烯吸附材料在處理苯酚廢水中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010929619.6
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112044398A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊文娟;蔣麗紅;王亞明;黃金艷;黃鵬鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/34
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發(fā)明公開了一種石墨烯吸附材料在處理苯酚廢水中的應(yīng)用，其是在pH7~11、55~85℃條件下采用NaBH₄還原氧化石墨烯制得石墨烯吸附材料，將石墨烯吸附材料置于含苯酚的廢水中，以達到去除苯酚的目的；本發(fā)明方法中吸附材料制備方法簡單，反應(yīng)條件溫和，制得的吸附材料比表面積大、具有獨特的面吸附特性及Π?Π吸附特性，對水溶液中苯酚具有較高的吸附率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯吸附材料在處理苯酚廢水中的應(yīng)用，屬于化工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

苯酚是較為常見的有機化工原料，是一類復(fù)雜的污染物，是我國水中優(yōu)先控制的污染物中的一種有毒物質(zhì)。苯酚是造紙、煉油、塑料、農(nóng)藥等行業(yè)的原料及中間體，含有苯酚的廢水會嚴重危害人類的健康和環(huán)境。吸入高濃度的苯酚蒸氣可以導(dǎo)致頭暈，視物模糊，肺水腫等，低濃度的苯酚可引起頭痛、咳嗽、惡心等。為了保護環(huán)境以及人類健康，在排放污水前，應(yīng)對苯酚廢水進行處理。

目前，苯酚水污染處理方法多種多樣，有微波法、吸附法、電化學(xué)法等十余種，化學(xué)處理方法中的沉淀法，操作簡單，成本低廉，但對酚的處理效果不佳；氧化法最常用，從操作流程、處理效果等角度綜合分析更易普及，通常用于低濃度含酚廢水的處理；電解法在處理過程中反應(yīng)速率和類型均易控制，操作簡單，且不需要后續(xù)處理，但是能耗高，不適宜高濃度廢水處理；光催化法降解速率比一般化學(xué)反應(yīng)快，無二次污染，操作簡單，成本低廉，可處理高濃度含酚廢水，但在降解過程中需要借助紫外可見光反應(yīng)儀，不利于工業(yè)化使用。吸附法是降低廢水溶液中苯酚的最簡單有效，應(yīng)用最廣泛的方法。目前常用的吸附劑有金屬修飾材料、網(wǎng)絡(luò)高分子材料、多孔材料、納米貴金屬材料等。金屬修飾材料和網(wǎng)絡(luò)高分子材料本身具有選擇性差、極性低、活性共軛位點少等缺點，對共軛極性小的分子吸附效率不理想，吸附方式以物理吸附為主，限制了其吸附效率的提高。納米貴金屬材料中貴金屬粒子以物理吸附或化合鍵作用附著在聚合物載體上，納米貴金屬資源匱乏。以活性炭為代表的多孔材料是工業(yè)上常用的一種多孔吸附劑，其吸附容量大，能夠有效地去除苯酚廢水，由于難再生，在工業(yè)處理中難以得到廣泛使用。

據(jù)目前報道，Nourrdine等以硅化改性沸石Y為吸附劑，苯酚初始濃度為50mg/L，吸附劑用量10g/L，苯酚的去除率為55.67%，此方法制備步驟繁瑣，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。Chao等以活性炭為吸附劑，在60℃苯酚水溶液加入吸附劑0.3g，1h內(nèi)95%的苯酚被去除，存在能量消耗高等缺點；專利CN 109480865A中公開了一種金屬-有機骨架材料，對苯酚的去除率達到99%，該材料在制備過程中添加了咪唑-4,5-二羧酸，成本高，不利于實現(xiàn)工業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種石墨烯吸附材料的制備以及將該吸附材料應(yīng)用在吸附水體中的苯酚，即在pH7~11、55~85℃條件下采用NaBH₄還原氧化石墨烯制得石墨烯吸附材料，將石墨烯吸附材料置于含苯酚的廢水中，以達到去除苯酚的目的；本發(fā)明石墨烯吸附材料具有較高的吸附率。

本發(fā)明石墨烯吸附材料的制備方法如下：

（1）將鱗片石墨加入裝有鹽酸-氫氟酸混合液的反應(yīng)器中，攪拌反應(yīng)3~5h，固液分離，洗滌干燥后得到預(yù)處理的石墨，用含有五氧化二磷和過硫酸鉀的濃硫酸對預(yù)處理的石墨在80℃下進行氧化、脫水處理，固液分離，洗滌干燥后得到預(yù)氧化的石墨，在濃硫酸中依次加入預(yù)氧化的石墨、硝酸鈉、高錳酸鉀，然后置于25~45℃水浴中攪拌反應(yīng)4~8h，反應(yīng)完成后依次用鹽酸、去離子水洗滌至pH為7，冷凍干燥，即得氧化石墨烯；

所述鹽酸-氫氟酸混合液是鹽酸和氫氟酸按體積比（0.5~1）:（1~2）的比例混合制得；

所述濃硫酸與預(yù)處理的石墨的質(zhì)量比為（0.5~1）:（0.5~1），五氧化二磷在濃硫酸中的濃度為50~100g/L，過硫酸鉀在濃硫酸中的濃度為50~100g/L，濃硫酸為常規(guī)市售產(chǎn)品；