[发明专利]可再生GO/nZVI复合物的制备方法、产品及应用

说明书

技术领域

本发明属于吸附剂制备技术领域，具体是涉及一种可再生GO/nZVI复合物的制备方法、产品及应用。

背景技术

随着抗生素的广泛应用，其引起的人体抗药菌株及生态破坏问题引发了越来越多的关注。仅在中国，抗生素每年的产量就高达210,000吨。抗生素的大量使用，导致其在环境中浓度的积累，地下水、饮用水以及地表水中，各种抗生素被频繁地检出。

为了减少抗生素引起的环境和健康风险，发展有效的抗生素去除技术迫在眉睫。然而，水体中的抗生素浓度通常较低，仅为几个ng/L至几十个μg/L。因此，传统的微生物法(Casas,M.E.；Chhetri,R.K.；Ooi,G.；Hansen,K.M.S.；Litty,K.；Christensson,M.；Kragelund,C.；Andersen,H.R.；Bester,K.Biodegradationofpharmaceuticalsinhospitalwastewaterbystagedmovingbedbiofilmreactors(MBBR).WaterResearch2015,83:293-302.Casas,M.E.；Chhetri,R.K.；Ooi,G.；Hansen,K.M.S.；Litty,K.；Christensson,M.；Kragelund,C.；Andersen,H.R.；Bester,K.Biodegradationofpharmaceuticalsinhospitalwastewaterbyahybridbiofilmandactivatedsludgesystem(Hybas).ScienceoftheTotalEnvironment2015,530:383-392.)，大多数抗生素在24h反应后仍无法彻底去除。此外，化学氧化和高级氧化技术(AOPs)也是用来去除水中抗生素的手段。但其处理浓度远高于环境浓度，达到几十个mg/L，限制了其实际应用。因此，经济、便捷和有效的低浓度抗生素去除技术的开发迫在眉睫。

目前，吸附富集和氧化再生结合被认为是一种去除水中低浓度有机污染物的更加可行和有潜力的策略。为此，良好的吸附剂和有效的再生能力均很重要。在众多吸附剂中，活性炭具有高度微孔结构、高比表面积和高吸附性能，对水中抗生素具有极其良好的吸附效果。然而，由于活性炭的再生主要采用热分解的方式，因此成本极高。氧化石墨烯(GO)具有二维蜂窝状单层原子碳层结构，具有极大的比表面积(2,630m²/g)，因此被认为是一种良好的吸附剂，用于吸附水中的药物，如四环素、β-受体阻滞剂等。然而，由于GO在水中具有极佳的分散性且尺寸极小，很难从水中分离。因此，大尺寸的GO复合物更适合实际水处理的应用。值得注意的是，GO具有极稳定的化学性质，能够耐受水中的氧化剂，甚至是羟基自由基。上述的特点使得大尺寸的GO复合物成为一种极具潜力的长效吸附剂。综上所述，开发一种吸附/氧化相结合的用于水处理的GO复合物，是一项具有现实意义的挑战。

发明内容

本发明提供了一种可再生回用的具有宏观结构的GO/nZVI复合物的制备方法，该方法步骤简单，适合工业化生产，制备得到的复合物作为吸附剂时能够高效去除水中低浓度有机污染物。

本发明还提供了一种由上述方法制备得到的GO/nZVI复合物产品，该复合物作为吸附剂，具有pH调控特性和可磁性分离的特性，可用于污染物吸附和氧化降解。

本发明还提供了一种利用上述GO/nZVI复合物去除水中高度稀释的抗生素污染物，与直接氧化处理相比，采用先富集浓缩再氧化降解的方式，不仅效率更高，而且能极大地降低处理成本。

一种可再生GO/nZVI复合物的制备方法，包括：将纳米零价铁(nZVI)与氧化石墨烯(GO)在溶剂中混合，得到固体沉淀物，利用磁性分离得到GO/nZVI复合物。

作为优选，以纳米零价铁和氧化石墨烯总重量计算，所述氧化石墨烯的重量百分比大于等于0.1％；作为进一步优选，所述氧化石墨烯的重量百分比为1％～15％，作为更进一步优选，所述氧化石墨烯的重量百分比为2％～10％。

本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的GO/nZVI复合物。作为优选，所述GO/nZVI复合物中，所述氧化石墨烯的重量百分比大于等于0.1％；作为进一步优选，所述氧化石墨烯的重量百分比为1％～15％，作为更进一步优选，所述氧化石墨烯的重量百分比为2％～10％。

本发明同时提供了一种利用上述GO/nZVI复合物去除废水中有机污染物的方法。