[发明专利]羧基化氧化石墨烯作为吸附剂在金属离子吸附中的应用

说明书

本发明提供一种羧基化氧化石墨烯作为吸附剂在金属离子吸附中的应用，属于废水处理技术领域。该方法是利用经典的Hummers方法制备氧化石墨烯，然后将氧化石墨烯在碱性条件下与氯乙酸混合，25℃恒温水浴中搅拌，离心洗涤，烘干制备羧基化氧化石墨烯。羧基化氧化石墨烯的制备方法简单，原料易得，反应条件温和，处理工艺简单，并且在废水处理方面表现出良好的性能。

技术领域

本发明涉及一种羧基化氧化石墨烯作为吸附剂在金属离子吸附中的应用，尤其是对工业废水中金属离子的吸附应用，属于污水处理技术领域。

背景技术

重金属通常以单质或化合物形式存在于自然界中，对生态和人类健康威胁较小；但是近年来随着对金属矿物的过度开发，产生了含有大量金属离子的工业废水。

以重金属铜为例，铜是人体健康不可缺少的微量营养素，也是工业领域的战略性元素之一。在自然界中，铜主要以铜矿石的形式存在，其被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。然而，铜锌矿的开采和冶炼、金属加工、机械制造、钢铁生产等工业生产引起了严重的环境污染，比如水体中的铜污染。若用含铜废水灌溉农田以及硫酸铜杀虫剂等农药的施用会使一部分铜进入土壤和植物体内，会造成农作物特别是水稻和大麦生长不良，并会污染粮食籽粒。农作物可通过根吸收土壤中的铜，其中一部分可经食物进入人体。当铜在体内蓄积到一定程度后即可对人体健康产生危害。除了铜污染以外，铅污染、汞污染、镉污染等事件也在频频发生，因此，有效地从工业废水中除去铜、铅、汞、镉等离子已经成为一个严重的急需解决的问题。

近年来，研究者们对废水中金属离子的移除方法已经做了很多研究，主要包括化学沉淀法，离子交换法，电解法以及吸附法等。其中，吸附法由于原料易得，操作简便，成本低，金属离子除去率高等优点被广泛运用。然而，常用的吸附剂如活性炭，生物吸附剂、玉米秸秆、吸附树脂、沸石吸附、黏土吸附和二氧化硅吸附等，但这些吸附剂在铬离子移除方面都存在一定限制。目前，石墨烯由于其大的比表面积被广泛的运用废水处理领域并取得了良好的效果。然而，利用羧基化氧化石墨烯做吸附剂的研究未见报道。

有鉴于此，本发明主要提供一种羧基化氧化石墨烯材料作为吸附剂对工业废水中铜[Cu(Ⅱ)]和铅[Pb(Ⅱ)]离子的吸附性能应用研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羧基化氧化石墨烯作为吸附剂在金属离子吸附中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种羧基化氧化石墨烯的制备方法，包括如下步骤：S1：将氧化石墨烯加入到去离子水中，分散得到氧化石墨烯水溶液；S2：向氧化石墨烯水溶液中加入氢氧化钠和氯乙酸，常温下搅拌24h；S3：用去离子水洗涤若干次，干燥后得到羧基化氧化石墨烯。

作为本发明的进一步改进，氧化石墨烯的水溶液中，氧化石墨烯的浓度为1mg/mL。

作为本发明的进一步改进，步骤S1具体为：在200W超声波清洗器中超声分散30min，得到氧化石墨烯的水溶液。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，各组分加入比例为：氧化石墨烯：氢氧化钠：氯乙酸为：50mg:3g:2g。

作为本发明的进一步改进，步骤S3中，干燥过程具体为产物在60℃条件下真空干燥12h。

为达到上述目的，本发明还提供由上述羧基化氧化石墨烯的制备方法制备的羧基化氧化石墨烯材料。

为达到上述目的，本发明还提供一种羧基化氧化石墨烯材料对溶液中Cu(Ⅱ) 和Pb(Ⅱ)离子进行吸附的应用。