[发明专利]一种高效去除水中重金属离子和有机物的方法

说明书

一种高效去除水中重金属离子和有机物的方法，涉及水处理技术，将纯化碳纳米管在无水乙醇中超声分散后与含有氧化石墨烯的无水乙醇分散液混合超声，然后抽滤、干燥制得氨基和硫醇基修饰氧化石墨烯/碳纳米管复合材料。将以上复合材料分散在含有无水乙醇、乙酸、丙酮、3‑巯丙基三甲氧基硅烷的混合溶液中，通氮气保护，反应后抽滤分离干燥后，再分散到无水乙醇溶液中，在氮气保护下加入联氨，反应后经水和无水乙醇洗涤，真空干燥后得到氨基和硫醇基修饰的石墨烯/碳纳米管复合材料，在外加磁场的作用下，将复合材料放入含有重金属离子与有机物的循环水中进行吸附。

技术领域

本发明属水处理技术领域，具体涉及去除水中重金属离子和有机物的技术。

背景技术

日本电镜学家 Iijima S与英国曼彻斯特大学的两位科学家Andre Geim、Konstantin Novoselov分别于1991年和2004年首次发现碳纳米管和石墨烯两种新型的碳材料，该种新型碳材料以独特的空间结构、优异的导电性、较大比表面积、较轻的质量密度以及和污染物分子之间较强作用迅速引起国内外各领域学者的广泛关注。但碳纳米管和石墨烯表面具有疏水性以及高的表面能，相互之间易团聚缠绕折叠，不易溶于各类溶剂，因此应用受到了极大限制。为了改善两种新型碳材料的分散性同时提高其应用能力，一般采用化学修饰和物理吸附方法。化学改性由于可极大提高其分散能力，并完整保留其力学、电学等性能，因此受到广泛关注。而物理吸附表面吸附的有机高分子、生物大分子容易脱落，热稳定性差。另磁场在水处理中也具有很重要的作用。例如在外加磁场下，可以对所处理的水进行杀菌而对水不产生任何毒害。还具有投资少、应用方便、运行费用低等优点。基于以上考虑，将氧化石墨烯与碳纳米管首先制备成复合材料，然后在其表面引入氨基和硫醇基两种官能团，既可以提高材料的分散性，又提高其基团引入率。然后在加磁场的作用下，将该复合材料投入到循环水中进行吸附实验。证明外加磁场与复合材料在吸附过程中存在有协同作用。

专利[CN104250005A]公开了一种氨基化石墨烯气凝胶的制备方法与应用，将氧化石墨烯分散液与胺类水溶性化合物均匀混合得到氧化石墨烯混合液，将氧化石墨烯混合液在无氧条件下用高能射线照射进行辐照反应得到氨基修饰石墨烯水凝胶，冷冻干燥或超临界二氧化碳干燥即得石墨烯气凝胶，该种材料多孔且结构均匀，可用于有机溶剂的吸附。专利[CN101774573]公开了一种利用超临界反应釜加入乙二胺在温度是340～350℃，压力是6～11MPa得到氨基化后的碳纳米管，提高氮官能团的引入效率。文献[A Santhana KrishnaKumar, Shiuh-Jen Jiang, Wei-Lung Tseng, Facile synthesis and characterizationof thiol-functionalized graphene oxide as effective adsorbent for Hg(II),Journal of Environmental Chemical Engineering, 2016, 4 (2): 2052-2065.]报道了用硫醇基修饰的石墨烯材料，且将该种材料用于二价汞离子去除，结果良好。

目前鲜有报道磁场与吸附剂协同作用的研究，大部分报道的是石墨烯/碳纳米管复合材料的改性，但改性方法复杂、引入官能团效率低、功能化程度不高等。此外由于引入官能团效率低，同样存在石墨烯/碳纳米管复合材料表面活性基团少、吸附能力弱等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效去除水中重金属离子和有机物的方法。

本发明是一种高效去除水中重金属离子和有机物的方法，其步骤为：

(1)将碳纳米管分散到混和酸溶液中，60～80℃下反应1～3小时，随后过滤洗涤，80～120℃干燥8~12h，获得纯化后碳纳米管；