[发明专利]一种对Co(Ⅱ)具有吸附性能的功能化碳纳米材料及其制备方法在审

专利信息
申请号: 201910660828.2 申请日: 2019-07-22
公开(公告)号: CN110433771A 公开(公告)日: 2019-11-12
发明(设计)人: 巩建英;李勐豪;殷好勇;聂秋林 申请(专利权)人: 杭州电子科技大学
主分类号: B01J20/20 分类号: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
代理公司: 杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙) 33240 代理人: 朱亚冠
地址: 310018 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 氧化石墨烯 吸附性能 制备 碳纳米材料 功能化 环境友好 原料成本 共价键 碳材料 质量比 钴离子 磷酸
【说明书】:

发明公开了一种对Co(Ⅱ)具有吸附性能的功能化碳纳米材料及其制备方法。本发明是以氧化石墨烯作为基体,磷酸中的PO43‑基团通过共价键P‑C‑负载在氧化石墨烯材料的表面;P元素与氧化石墨烯的质量比为1:2‑1:7。本发明所制备的碳材料对于钴离子的吸附性能有显著效果,而且本发明使用的原料成本低廉,操作简单,环境友好,所使用的原料在自然界丰富等优点。

技术领域

本发明属于无机吸附材料制备工艺技术领域,涉及一种对Co(Ⅱ)具有吸附性能的功能化碳纳米材料的制备方法,具体涉及一种对于重金属离子具有吸附性能的碳纳米材料的制备方法。

背景技术

近年来,随着现代工业的高速发展,大量未经处理或处理未达标的污水直接排放,对水环境造成剧烈的破坏,导致水质恶化,水质型缺水问题日益突出。据调查显示,中国城市污水处理率只有36%,大量未经处理的污水直接排放,成为城市环境的二次污染源。与此同时,工业化的发展增加了工业废水的排放量,包括酸碱废水、造纸废水、重金属离子废水以及染料废水等,其中重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。常见的重金属废水包括含有铅、镉、铬、汞、镍、钴等金属离子的污水,产生于冶炼、电解和电镀等工业过程。含有大量重金属的废水排放到自然水体中就形成了重金属污染。重金属污染的特点是难降解、具有富集性和高毒性。以各种化学状态或化学形态存在的重金属,在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移,也可在藻类和底泥中积累,被鱼和贝类的体表吸附,产生食物链浓缩,从而造成公害。

在众多的重金属元素中,Co(Ⅱ)常温下不与水发生作用,空气中稳定性也较高,是一种两性金属。钴在工业中多用于制造合金和制取颜料,长期接触易引起过敏性或刺激性皮炎。钴尘还可引起呼吸性疾病和肺炎、急性胃炎等疾病,严重的还会导致活细胞的基因突变,极大地危害人类的健康。

到目前为止,用于去除水体中重金属的方法有离子交换法,膜过滤法,混凝沉淀法和吸附法。其中吸附法具有安全和低成本的特点,而且该方法不产生有害副产物,能有效地去除各种水体中的污染物。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术不足,提供一种对重金属离子具有吸附性能的功能化碳纳米材料,在碳材料上负载PO43-基团,实现其对水体中的金属Co2+离子的选择性吸附。

本发明对Co(Ⅱ)具有吸附性能的功能化碳纳米材料是以氧化石墨烯作为基体,磷酸中的PO43-基团通过共价键P-C-负载在氧化石墨烯材料的表面;P元素与氧化石墨烯的质量比为1:2-1:7。

本发明的另一个目的是提供上述功能化碳纳米材料的制备方法,具体包括以下步骤:

步骤1)电解:将直流稳定电源阳极接石墨棒,阴极接石墨板,用试管夹将石墨棒和石墨板固定到放有250-1000mL浓度为0.5-1.0mol/L磷酸电解液的容器中。

在容器中放入磁力搅拌子后,将其放在磁力搅拌器上,接通电源,调节直流稳定电源,起始电压为5.0-8.0V。当石墨棒消耗至总长度1/5时,关掉电源及磁力搅拌器。

步骤2)过滤:将步骤1)所得溶液静置沉淀,倒去上清液后用蒸馏水漂洗,再次静置后,再次漂洗,经过反复的漂洗,用pH试纸测定溶液酸碱性直到其接近中性时,将中性溶液过滤,将滤渣移入蒸发皿内。

步骤3)干燥:将步骤2)所得滤渣放入真空干燥箱中,调节温度60-90℃,在真空条件下干燥5-8h后取出,即得到对Co2+具有吸附性能的功能化碳纳米材料。

本发明的有益效果:

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