[发明专利]一种夹层纳米结构复合吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种夹层纳米结构复合吸附剂及其制备方法与应用，包括空心多孔有机聚合物微球的制备和夹层纳米结构复合吸附剂的制备两个步骤，本发明提供的氧化石墨烯和空心多孔有机聚合物微球具有非常低的含氧官能团，有利于通过π‑π相互作用吸附带有苯环的有机污染物，而且空心多孔有机聚合物微球具有独特的疏水性中空结构和大量的苯环，其也可以通过π‑π相互作用吸附带有苯环的有机污染物，将有机污染物储存于内部空腔，并且与溶液的pH并无关系，其吸附性能始终保持一致，此外，空心多孔有机聚合物微球插入石墨烯的层间，可以防止石墨烯发生不可逆的团聚，有助于形成三维开放结构，从而有利于染料的渗透，大大提高了复合材料的吸附性能。

技术领域

本发明涉及染料吸附剂技术领域，具体涉及一种夹层纳米结构复合吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

染料根据来源分为天然染料和人工合成染料，其中人工合成染料具有产量高、种类多、色泽鲜艳、耐洗、耐晒等优点，在实际生活中被广泛应用。染料是能够使纤维和其他被着色物质获得牢固颜色的一类有机化合物，是典型的精细化工产品。印染、造纸和纺织等行业每年消耗大量染料，排放的废水中有机物浓度高、组分复杂、难降解物多、降解产物有毒有害、对环境危害大，染料废水污染不仅影响到了水生生物的生存环境，同时也影响到了陆生生物的健康。

目前常用的染料废水处理方法主要有吸附法，絮凝法和化学氧化法等。其中吸附法由于成本相对较低、原材料来源广泛、吸附量大、无毒副作用、能耗低、绿色环保、操作流程简单等优点，被认为是除去水中污染物最有效和最有前景的方法，吸附剂可以以离子交换、静电、螯合和配位等多种方式吸附废水中的污染物，用于工业废水的处理。

中国专利CN112452310A公开了一种氮掺杂碳吸附剂及其制备方法和对有机染料的吸附应用，公开了一种氮掺杂碳吸附剂及其制备方法和对有机染料的吸附应用。所述的氮掺杂碳吸附剂的制备包括以下步骤：以柠檬酸铵和葡萄糖酸锌小分子为单体，通过自下而上方法在100～250℃的高压反应釜中进行水热碳化反应0.5～24h，待反应结束后，自然降至室温，将反应液离心处理，将所得沉淀进行洗涤，最后对沉淀进行干燥处理，得到氮掺杂碳吸附剂。本发明制备工艺简单易行、经济、绿色环保、重复性好，所制备的氮掺杂碳吸附剂，具有良好的水分散性，可用于有机染料亚甲基蓝和活性蓝19的吸附应用，具有较高的吸附性能。但是，氮掺杂碳吸附剂的主要吸附机理是通过质子化的氮对染料进行吸附，其中静电吸附作用占据主导地位，并不能够在宽的pH范围内从水中去除染料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种夹层纳米结构复合吸附剂及其制备方法与应用，解决传统的吸附剂无法在宽的pH范围内从水中去除染料的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种夹层纳米结构复合吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将空心多孔有机聚合物微球加入到去离子水中，超声分散均匀，得到空心多孔有机聚合物微球水溶液；

(2)将氧化石墨烯水溶液逐滴加入到步骤(1)制备的空心多孔有机聚合物微球水溶液中，超声分散均匀，然后向其中加入氨水和水合肼溶液，接着进行加热反应，反应结束后，将反应产物进行洗涤、干燥，即得到夹层纳米结构复合吸附剂。

优选的，步骤(1)中，所述空心多孔有机聚合物微球的制备方法如下：

(01)向三氯甲烷溶剂中加入球型氧化锌颗粒和1,3,5-三苯基苯，超声分散1～1.5h，然后减压除去溶剂，即得到氧化锌和1,3,5-三苯基苯的混合溶液；

(02)将氯化铝加入到步骤(01)制备的混合溶液中，在氩气氛围下，将三氯甲烷加入到上述溶液中，并进行缩聚反应，反应结束后，冷却至室温，过滤收集粗产物，并将粗产物进行洗涤，得到核壳多孔有机聚合物微球；