[发明专利]表面接枝石墨烯/蒽醌化合物复合材料的塑料、制备方法及应用

说明书

本发明属于水处理领域，涉及含污染物废水的处理领域，具体是表面接枝石墨烯/蒽醌化合物复合材料的塑料、制备方法及应用，塑料表面亲水处理后含有羟基、羧基等活性基团，与含氨基硅烷偶联剂反应，得到氨基改性的塑料，再与氧化石墨烯反应，加入碳酰二亚胺和N‑羟基琥珀酰亚胺活化氧化石墨烯表面的羧基，与含氨基蒽醌化合物反应，还原氧化石墨烯后得到表面接枝石墨烯/蒽醌化合物的塑料，可加速偶氮染料、硝酸盐等的生物降解，而且重复使用次数达到10次以上，可在污水处理中广泛应用。

技术领域

本发明涉及水处理工程领域，具体涉及表面接枝石墨烯/蒽醌化合物复合材料的塑 料、制备方法及应用。

背景技术

随着现代工业的高速发展，大量合成的化学物质被应用在工业领域，并产生大量的工 业废水，这些工业废水会对环境和生态造成严重的不利影响。这些化学物质不容易降解， 但必须寻找的有效的处理方法。

偶氮染料是一类合成的具有对人体和环境具有较大危害的化学物质，化学性质稳定、 不易生物降解，具有毒性和致癌性。传统的处理方法包括混凝-絮凝法、膜处理法、化学吸附法等不能完全消除偶氮染料的污染，而且容易引起二次污染。

硝酸盐是另一类对人体和环境具有较大危害的化学物质。过度施用的化肥、生活污水 及粪便、工业污水等含有的氨态氮及硝态氮，经由土壤、水体等进入自然环境，是引发水 体富营养化的主要物质之一。常规生化处理工艺一般只能将氨态氮转变为硝态氮，硝态氮 的还原因为反硝化效率低而在一般处理工艺中无法高效完成。

对这类废水的处理主要是化学法和生物法。生物法的应用前景更好，尤其厌氧-好氧 工艺是处理这类废水的最有效也是最广泛使用的方法，如何提高微生物还原染料、硝酸根 的速率一直是这类工艺的重点。

研究者发现含有醌基的氧化还原介体能够有效的加速偶氮染料、硝酸盐等的生物转化 过程，提高降解速率。而含醌基的氧化还原介体由于分子量较小，直接加入到水处理体系 中易流失造成二次污染和连续投料成本高的缺点。将含醌基的氧化还原介体固定在不溶于 水的物理载体上，是比较可行的工业化方法，既有可以反复利用的优点，又不容易流失， 避免二次污染的发生。

氧化还原介体是通过加速电子转移提高偶氮染料、硝酸盐等的生物降解。石墨烯具有 优秀的导电性，能提高氧化还原介体的加速电子转移的能力。

公告号CN106830311A的中国发明申请专利公开了一种石墨烯氧化物及醌化合物共 改性含羟基大孔泡沫载体的制备方法，室温下采用物理吸附的方法将石墨烯氧化物修饰到 聚氨酯泡沫的表面，再对其进行胺化处理，使得石墨烯氧化物和聚氨酯泡沫上都含有一定 量的伯氨基，再将含有磺酰氯基团的蒽醌化合物与伯氨基反应。但是该反应中的石墨烯氧 化物是物理吸附到泡沫的表面，结合力不强；另外使用的蒽醌化合物中含有磺酰氯基团， 接触到湿气容易产生氯化氢气体，对环境和操作人员都不利。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供表面接枝石墨烯/蒽醌化合物复合材料的 塑料生物制备方法。

本发明的另一个目的在于提供表面接枝石墨烯/蒽醌化合物复合材料的塑料。

本发明还有一个目的在于提供表面接枝石墨烯/蒽醌化合物复合材料的塑料的应用。

本发明的技术方案如下：

表面接枝石墨烯/蒽醌化合物复合材料的塑料的制备方法，包括以下步骤，

S1、制备表面亲水的塑料：采用等离子体、强氧化剂、臭氧、γ-射线、电子束或离子束对塑料表面进行亲水改性；

S2、制备氨基改性塑料：5-10重量份氨基硅烷偶联剂加入到100重量份体积比95:5的醇水溶液中，搅拌半小时，加入步骤S1得到的表面亲水的塑料，升温至50-70℃，反 应1-3小时，过滤，滤出固体用无水乙醇清洗三次，干燥；所述醇水溶液和塑料的体积比 为1:0.2-0.5；