[發(fā)明專利]一種氧化石墨烯-生物質(zhì)復(fù)合材料吸附劑的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110387469.5
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113000032A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴博雅;李媛媛;梁超凡;馬夢雅;馬維勛
• 申請（專利權(quán)）人: 長春工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
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本發(fā)明涉及污水治理技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種氧化石墨烯?生物質(zhì)復(fù)合材料吸附劑，將氧化石墨烯與生物質(zhì)混合制備成具有良好穩(wěn)定性、表面具有豐富官能團(tuán)的復(fù)合材料，增強(qiáng)了吸附劑的吸附容量和穩(wěn)定性，該氧化石墨烯?生物質(zhì)復(fù)合材料吸附劑中的羥基、羧基等含孤對電子的活性基團(tuán)是典型的電子給予體，可以和污水中的重金屬離子如Pb²⁺的空軌道通過配位鍵形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，將其吸附在吸附劑表面，從而實現(xiàn)對污水中重金屬離子的吸附去除，起到了優(yōu)異的吸附作用和污水治理效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水治理技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種氧化石墨烯-生物質(zhì)復(fù)合材料吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)

水體重金屬污染是指離子態(tài)的重金屬或其化合態(tài)的物質(zhì)對水環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，一般指的是鋅、汞、鎳、鎘、錳、鉛、銅、銀、金等。隨著我國工農(nóng)業(yè)以及制造業(yè)的迅猛發(fā)展，水體重金屬污染的現(xiàn)象日益加重。其中，對于水中鉛的污染治理顯得極其重要，鉛可在人體和動物組織中殘留，若鉛超標(biāo)，其毒性表現(xiàn)為：貧血、神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)、生殖系統(tǒng)受損。

目前，采用吸附法來處理含重金屬離子的污廢水被認(rèn)為是最有效的方法之一。利用吸附材料具備的高比較面積和高孔隙率的特性，使溶液中的重金屬離子在吸附劑的表面或者內(nèi)部聚積，完成對污染物的去除。該方法具有使用成本低、操作簡單、吸附劑材料來源廣泛、吸附效果好等優(yōu)點。

氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，含有羥基、羧基、環(huán)氧基和羰基等含氧官能團(tuán)，具備極性，在水溶液中有較好的分散性，非常適合污水處理。這些基團(tuán)的存在，也使得氧化石墨烯的表面改性處理具有可行性，也可將其與其他極性物質(zhì)復(fù)合制備復(fù)合材料。現(xiàn)今各類氧化石墨烯復(fù)合材料的報道層出不窮，為制備更為高效、環(huán)保的新型吸附材料提供了一個良好的途徑。

天然生物質(zhì)材料包括甘蔗渣、秸稈、桑桿、花生殼和橘子皮等，來源廣泛，價格低廉，還能處理廢水中的金屬離子，起到了變廢為寶和資源循環(huán)利用的作用。與其他農(nóng)作物相比，甘蔗渣中纖維素含量較高，木質(zhì)化程度較高，有著較高的纖維產(chǎn)出率，是天然的高分子材料，含有羥基等親水性官能團(tuán)，具有多孔、比表面積大、資源豐富、成本低、密度低、易加工、親水性良好的特點，可做吸附材料。

本發(fā)明將氧化石墨烯與甘蔗渣、草粉復(fù)合，結(jié)合兩者優(yōu)點，降低了氧化石墨烯在溶液中易分散的缺點，增加了吸附材料的可操作性，實現(xiàn)吸附劑的回收分離，同時提高吸附材料的吸附效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氧化石墨烯-生物質(zhì)復(fù)合材料吸附劑的制備方法，對污水中的重金屬離子，如Pb²⁺等，具有很強(qiáng)吸附效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種氧化石墨烯-生物質(zhì)復(fù)合材料吸附劑，所述氧化石墨烯-生物質(zhì)復(fù)合材料吸附劑的制備方法包括以下步驟：

（1）在攪拌條件下，向三口瓶中依次加入石墨、濃硫酸、高錳酸鉀、去離子水、過氧化氫，去離子水洗滌，離心至中性，超聲剝離，制備得到氧化石墨烯分散液；

（2）將甘蔗渣、草粉分別加入到氫氧化鈉、尿素混合液中，攪拌，冷凍保存，制備得到生物質(zhì)溶液；

（3）向反應(yīng)釜中加入氧化石墨烯分散液、生物質(zhì)溶液，90 ℃反應(yīng)2 h，去離子水洗滌至中性，離心分離，冷凍干燥，制備得到氧化石墨烯-生物質(zhì)復(fù)合材料吸附劑。

優(yōu)選的，所述步驟（1）中的氧化石墨烯分散液濃度為2 mg/L。

優(yōu)選的，所述步驟（2）中的混合溶液中氫氧化鈉、尿素的質(zhì)量比為3：4。

優(yōu)選的，所述步驟（3）中的氧化石墨烯、生物質(zhì)的質(zhì)量比為3-1：1-3。

優(yōu)選的，所述步驟（3）中不加入生物質(zhì)溶液，氧化石墨烯分散液與抗壞血酸質(zhì)量比為1：10反應(yīng)得到還原氧化石墨烯，與氧化石墨烯-生物質(zhì)復(fù)合材料吸附劑進(jìn)行對比。