[发明专利]用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂及其制备和使用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂及其制备和使用方法。

背景技术

由于工业生产和技术研究、开发的需要，而产生含重金属离子的废水，包括含有机物的重金属离子和低浓度的稀有金属离子的废水，在环境领域带来水污染隐患的同时，也引起人们关注废水排放后对人类饮水的直接或间接的影响。特别对于重金属离子的危害，以及低浓度含重金属离子废水的难吸附沉降特性，此类废水的处理难题越来越受到更多人的重视。本发明制备的材料，在已有的材料科学基础理论上，利用氨化氧化石墨烯负载二氧化钛和四氧化三铁，所具有的光降解有机物、高效吸附性能、便捷的回收操作等诸多优点，成为废水处理领域一种新式的高效处理途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂及其制备和使用方法，以解决目前各种生产、研究过程中使用含重金属物质和稀有金属催化剂等而产生的含重金属离子或者低浓度稀有金属离子的废水的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂，其特征在于，包括氨化氧化石墨烯载体，所述的氨化氧化石墨烯载体上负载有二氧化钛和四氧化三铁。

本发明还提供了上述的用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：氧化石墨烯的氨化处理：将1重量份的氧化石墨烯加入到1～2重量份的二甲基甲酰胺(DMF)中，超声处理1～3小时，得到氧化石墨烯悬浮液，然后加入150～180重量份的氨化试剂，25～30重量份的二环己基碳酰亚胺(DCC)，超声5～10min，在50～70℃下反应48～52h，加入无水乙醇，无水乙醇与氧化石墨烯的重量比为12～45∶1，静置过夜；除去上层清液，用聚四氟乙烯膜过滤下层沉淀，并用乙醇、去离子水洗涤，所得样品在60℃下烘干，得到氨化氧化石墨烯(GOs-TETA或GOs-EDA)；

步骤2：含钛氨化氧化石墨烯悬浮液：将氨化氧化石墨烯、水和无水乙醇混合，超声处理60～90min，得到氨化氧化石墨烯均相悬浮液，加入钛酸酯，继续超声30～120min，得到含钛氨化氧化石墨烯悬浮液，本步骤中所用到的氨化氧化石墨烯、水、无水乙醇以及钛酸酯的重量比为1∶250～500∶20～300∶5～20；

步骤3：含铁氨化氧化石墨烯悬浮液：将氨化氧化石墨烯、含铁试剂、醋酸钠和丙烯酸钠分散在有机溶剂中，超声处理30～90min得到含铁氨化氧化石墨烯悬浮液；本步骤中所用到的氨化氧化石墨烯、含铁试剂、醋酸钠、丙烯酸钠和有机溶剂的重量比为1∶5～20∶1～3∶1～3∶200～800。

步骤4：将含钛氨化氧化石墨烯悬浮液和含铁氨化氧化石墨烯悬浮液按照重量比1∶1～10混合，装入内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中，在150～200℃下反应8～15h，冷却到室温后，用去离子水和无水乙醇洗涤，抽滤后，用蒸馏水洗涤滤纸上的黑褐色碳基负载吸附剂，对其进行离心操作，真空干燥后得到用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂。

优选地，所述的氨化试剂为三乙烯四胺(TETA)或乙二胺(EDA)。

优选地，所述的含铁试剂为无水氯化铁或六水合氯化铁。

优选地，所述的有机溶剂为乙二醇、丙三醇和二甘醇中的一种或者几种的混合物。

优选地，所述的氧化石墨烯为改良Hummers法制备的氧化石墨烯。

优选地，所述的钛酸酯为钛酸四丁酯或钛酸正四异丙酯。

本发明还提供了上述的用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂使用方法，其特征在于，具体包括：在含重金属有机废水中加入上述的用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂，搅拌吸附10min-360min，并进行紫外灯照射，完成对水中重金属离子的吸附和对有机污染物的降解。

优选地，在吸附后，通过外置磁力装置对上述的用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂进行吸附回收，或者通过气浮-混凝沉淀回收上述的用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂，对上述的用于去除废水中重金属的碳基负载吸附剂进行再处理以达到循环利用的目的。