[發(fā)明專利]一種污水處理材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011081557.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN112156755B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉小楠;周強(qiáng);葉宇玲;劉恒芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川輕化工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 南昌逸辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36145
• 代理人: 劉林艷

本發(fā)明涉及一種污水處理材料，采用一步水熱法形成B摻雜的三維石墨烯/SiO₂，隨后采用強(qiáng)堿溶液刻蝕并活化，隨后通過微波溶劑熱法在B摻雜的三維石墨烯上負(fù)載納米花狀ZnFe₂O₄，本發(fā)明制備的B摻雜三維石墨烯基/納米花狀ZnFe₂O₄材料，能吸附水中的金屬離子以及有機(jī)染料，且吸附效率高；在離子吸附領(lǐng)域、工業(yè)污水處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，水污染主要分為重金屬污染和燃料污染，水體重金屬污染指的是離子態(tài)的重金屬或者其化合態(tài)的物質(zhì)對(duì)水體造成的污染，例如，錳、鉛、銅、銀、金等。近年來隨著我國工農(nóng)業(yè)及制造業(yè)的迅速發(fā)展，水中重金屬污染的現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重。通過對(duì)我國城市水資源調(diào)查顯示，90％城市的水資源均受到了嚴(yán)重污染，而40％上的城市地下水受到了重度污染，水體的污染直接導(dǎo)致了水資源匿乏的進(jìn)一步加劇。染料是與我們息息相關(guān)的一類化學(xué)品，而染料的生產(chǎn)和使用的過程中產(chǎn)生的有毒性的染料廢水的排放嚴(yán)重影響著我們的水體環(huán)境，危害人類健康。我國每年染料的產(chǎn)量位于世界前列，染料廢水成分復(fù)雜、pH變化大、有機(jī)、無機(jī)鹽濃度高、難以被降解，染料廢水的會(huì)對(duì)水中的氣溶度以及水體透光率均造成影響，擾亂了水中動(dòng)植物的生存狀態(tài)，嚴(yán)重破壞水生態(tài)系統(tǒng)。而通過生物鏈的傳遞進(jìn)入到人體內(nèi)，有可能誘發(fā)崎形、癌變，危害人類的身體健康。因此，加強(qiáng)污廢水排放與治理工作已經(jīng)刻不容緩。目前，處理重金屬廢水與染料廢水的方法分三種:一、物理處理法，即不改變化學(xué)形態(tài)來實(shí)現(xiàn)對(duì)污染重金屬離子與染料污染物的去除；二、通過改變重金屬離子或染料分子化學(xué)的形態(tài)，通過化學(xué)方法去除；三、借助水生生物的新陳代謝作用對(duì)重金屬離子與染料分子進(jìn)行吸收。

在這諸多應(yīng)用中，石墨烯在污水處理中的應(yīng)用是最有可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的石墨烯技術(shù)之一，作為吸附材料具有天然優(yōu)勢(shì)，首先,其具有極大的比表面積，有效吸附表面高；其次,與傳統(tǒng)的吸附劑相比，污染物在石墨烯吸附材料上的吸附具有較快的吸附動(dòng)力學(xué)；再者,與其他高效吸附材料相比，石墨烯吸附材料的生產(chǎn)成本更低，近年來，石墨烯作為吸附劑的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到大家的證實(shí)和廣泛認(rèn)可。而石墨烯與其他無機(jī)材料可以形成復(fù)合材料，這些無機(jī)材料賦予石墨烯新的性能，最廣泛研究的是石墨烯磁性復(fù)合材料，將其應(yīng)用于污水處理后，后期只需外加磁場(chǎng)進(jìn)行磁分離即可。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種污水處理材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將氧化石墨烯GO溶于溶劑中超聲混合，隨后加入一定量正硅酸四乙酯、過硼酸鉀，攪拌均勻，轉(zhuǎn)入水熱釜中反應(yīng)一定時(shí)間；

(2)將步驟1中得到的B摻雜三維石墨烯/SiO₂復(fù)合材料加入溫度為30～60℃的強(qiáng)堿溶液中浸泡，之后取出，并以去離子水清洗至pH值為7～7.5；

(3)將得到的三維多孔石墨烯基材料冷凍干燥后分散于水-異丙醇中，加入硝酸鋅和硝酸亞鐵為原料，攪拌成均勻懸濁液，微波輔助溶劑熱反應(yīng)一定時(shí)間，待反應(yīng)完全后過濾收集沉淀，分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次，真空干燥得到B摻雜三維石墨烯基/納米花狀ZnFe₂O₄材料。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中的水熱反應(yīng)溫度160-200℃。

進(jìn)一步的，所述強(qiáng)堿溶液含5～18wt％過氧化氫和10～20wt％強(qiáng)堿。

進(jìn)一步的，所述強(qiáng)堿為NaOH或KOH。

進(jìn)一步的，步驟(3)中真空干燥時(shí)設(shè)定溫度為70～90℃。

進(jìn)一步的，微波輻射功率為50-150W，微波輔助溶劑熱過程中反應(yīng)溫度為130-200℃。

有益效果：