[发明专利]一种多孔球形交联树脂-氧化石墨烯复合吸附材料及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种多孔球形交联树脂‑氧化石墨烯复合吸附材料及其制备方法与应用，该复合吸附材料由氧化石墨烯和/或改性氧化石墨烯填充在多孔球形交联树脂的孔洞中构成；其制备方法是将包括聚合单体、交联剂、致孔剂、引发剂与改性氧化石墨烯和/或氧化石墨烯在内的原料组分，或者将包括聚合单体、交联剂、致孔剂、引发剂和氧化石墨烯及改性试剂在内的原料组分在含分散剂的溶液体系中进行悬浮聚合反应，熟化，即得复合吸附材料；复合吸附材料可以进一步进行后交联反应，得到高交联度的复合吸附材料。该制备方法简单、反应条件易于控制，制得的复合吸附材料其具有使用方便，吸附容量大的特点，对有机物和重金属离子具有良好的吸附性能。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料，特别涉及一种以交联型多孔球形交联树脂为载体负载氧化石墨烯吸附剂的复合吸附材料及其制备和在对溶液体系中重金属离子及有机物等吸附处理方面的应用，属于功能高分子领域和废水处理技术领域。

背景技术

冶金、选矿、化工等工业废水中含有大量的重金属离子和有机污染物，重金属废水中含有Cu、Zn、Pb、As、Co、Ni、Cd、Mn、Bi、Hg、Cr、Ti、U等多种重金属，毒性较大且难以降解；有机废水中包含大量的碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质，易使水体富营养化，且在分解过程中消耗大量氧气，影响水生物的生长。重金属废水和有机废水进入环境或生态系统后留存、积累和迁移，严重威胁生态环境和人类健康。

重金属废水和有机废水处理方法包括化学沉淀、膜分离、离子交换与吸附、光催化降解、Fenton氧化法等。离子交换与吸附分离技术具有吸附效率高、成本低、环境友好、可循环利用等优点，并且可回收有价金属和有机物，在处理重金属废水和有机废水方面具有独特的技术优势。

氧化石墨烯(GO)是石墨烯最重要的衍生物，氧化石墨烯的单片层上广泛分布着羟基、羧基、环氧基等含氧基团，具有比表面积大、结构多样、孔径大小可调及金属配位基团，对各种重金属离子、有机污染物、染料有良好的吸附作用。中国专利CN104324689A公布了一种利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对氧化石墨烯进行改性的方法，既充分利用了氧化石墨烯较大的比表面积和特殊结构,又利用了十六烷基三甲基溴化铵对双酚A的高效吸附能力，使改性后的氧化石墨烯具有更高的吸附性能。中国专利CN105195094A公布了一种吸附铜离子的氧化石墨烯吸附材料的制备方法，该方法用三乙烯四胺和氰酸钾改性氧化石墨烯，对Cu²⁺的吸附效果显著。上述两种改性后的材料吸附性能虽然优异，但吸附污染物后难以从水体系中分离，易造成二次污染。中国专利CN104923161A公布了一种磁性氧化石墨烯的制备方法及其应用，该方法制备了磁性氧化石墨烯并研究了其对亚甲基蓝的吸附，可以利用磁场进行分离回收。该法的缺点在于石墨烯复合材料的生产成本过高,并且会降低氧化石墨烯的吸附能力。因此，为了解决氧化石墨烯难于分离的问题，亟需寻找一种比较理想的载体，既能很好的负载氧化石墨烯使其容易被分离又不影响其吸附性能。

发明内容

针对现有技术中氧化石墨烯复合材料存在吸附能力差，且在吸附过程中使用不便等难题，本发明的目的是在于提供一种以多孔结构交联型树脂为载体，以氧化石墨烯或改性氧化石墨烯为吸附剂的复合吸附材料，该吸附材料具有吸附容量高的优点。

本发明的另一个目的则是在于提供一种反应过程简单、合成条件稳定、收率高的制备所述氧化石墨烯复合吸附材料的方法。

本发明的第三个目的是在于提供所述多孔球形交联树脂-氧化石墨烯复合吸附材料作为重金属离子或有机物吸附剂的应用，其具有使用方便，吸附容量大的特点，特别是对于溶液体系中的亚甲基蓝、罗丹明B、活性黑5、天青、苯酚、双酚A、水杨酸、对甲苯磺酸等有机物及锰离子、铜离子、铅离子、锌离子、铬离子、镉离子、汞离子、砷离子、钴离子、镍离子等金属离子具有良好的吸附效果。