申請(qǐng)日2015.07.28

　　公開(kāi)(公告)日2015.11.18

　　IPC分類(lèi)號(hào)B01J20/24; C02F1/28; B01J20/30

　　摘要

　　本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，公開(kāi)了一種可用于處理含染料廢水的吸附劑及其制備和應(yīng)用。所述制備方法為：將預(yù)氧化石墨烯固體與高錳酸鉀先后加入到濃硫酸中，通過(guò)機(jī)械攪拌得到分散均勻的懸浮液;然后加入去離子水和微晶纖維素進(jìn)行反應(yīng)，得到所述可用于處理含染料廢水的吸附劑氧化石墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料。本發(fā)明制得的氧化石墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料對(duì)染料的吸附能力相比氧化石墨烯有了很大的提高，尤其對(duì)于低濃度染料(<100mg/L)的吸附效果非常明顯，而且制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種可用于處理含染料廢水的吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以 下步驟：

　　(1)將3質(zhì)量份預(yù)氧化石墨固體加入69體積份濃硫酸中并攪拌10～15min， 然后在攪拌條件下加入9質(zhì)量份高錳酸鉀，反應(yīng)階段保證溫度低于10℃，保溫 30～50min，得到分散均勻的預(yù)氧化石墨烯懸浮液;

　　(2)將步驟(1)得到的預(yù)氧化石墨烯懸浮液升溫至33～38℃，并在攪拌條 件下于7min內(nèi)加入60～70體積份水，然后加入3質(zhì)量份微晶纖維素反應(yīng) 30～60min，得到氧化石墨烯和納米微晶纖維素的混合物;反應(yīng)結(jié)束后趁熱進(jìn)行 過(guò)濾，同時(shí)用水洗滌濾餅至中性，干燥，即得所述可用于處理含染料廢水的吸 附劑。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的預(yù) 氧化石墨固體加入濃硫酸中之后以100～200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌;在200～300r/min 的轉(zhuǎn)速攪拌下加入高錳酸鉀。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的預(yù) 氧化石墨固體通過(guò)以下步驟制備得到：將12.5質(zhì)量份K2S2O8和12.5質(zhì)量份P2O5加入120體積份濃硫酸中，攪拌均勻后加入5質(zhì)量份石墨粉，充分混合后于80℃ 反應(yīng)6小時(shí);反應(yīng)結(jié)束后，加入水稀釋?xiě)腋∫褐翜囟炔辉僮兓?進(jìn)一步洗滌， 抽濾至濾液pH呈中性;干燥濾餅，即得到預(yù)氧化石墨固體。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的攪 拌轉(zhuǎn)速為100～200r/min。

　　5.一種由權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述制備方法獲得的可用于處理含染料廢 水的吸附劑。

　　6.權(quán)利要求5所述的可用于處理含染料廢水的吸附劑的應(yīng)用，其特征在于， 所述吸附劑用于吸附陽(yáng)離子染料、陰離子染料和非離子染料。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種可用于處理含染料廢水的吸附劑及其制備和應(yīng)用

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種可用于處理含染料廢水的吸附劑 及其制備和應(yīng)用。

　　背景技術(shù)

　　染料工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要行業(yè)，其產(chǎn)品的應(yīng)用主要是在紡織品、皮革、 食品、油墨、涂料以及橡膠等鄰域。我國(guó)是染料大國(guó)，能生產(chǎn)600多個(gè)品種的 染料，染料的產(chǎn)量和貿(mào)易都居世界第一位。同時(shí)染料行業(yè)也是高能耗、高污染 產(chǎn)業(yè)。在染料的生產(chǎn)和使用的過(guò)程中約有8%～20%的染料釋放到水中，染料廢 水已成為威脅我國(guó)水環(huán)境安全的重要因素。

　　由于染料工業(yè)工藝復(fù)雜，染料及其中間體的種類(lèi)繁多，染料廢水的性質(zhì)也 各不相同。染料廢水具有水量大，有機(jī)污染物含量高、色度深、堿性大、水質(zhì) 變化大等特點(diǎn)，屬于難處理的工業(yè)廢水。傳統(tǒng)的廢水處理方法有物化法、化學(xué) 法、生化法、物理吸附法等，但是目前的方法對(duì)難降解的有機(jī)廢水的治理難度 很大，且只對(duì)高濃度的染料有較好的去除效果，已經(jīng)滿(mǎn)足不了越來(lái)越高的環(huán)保 要求。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種可用 于處理含染料廢水的吸附劑的制備方法。

　　本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法獲得的可用于處理含染料廢水的 吸附劑。

　　本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供上述可用于處理含染料廢水的吸附劑的應(yīng) 用。

　　為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

　　一種可用于處理含染料廢水的吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

　　(1)將3質(zhì)量份預(yù)氧化石墨固體加入69體積份濃硫酸中并攪拌10～15min， 然后在攪拌條件下加入9質(zhì)量份高錳酸鉀，反應(yīng)階段保證溫度低于10℃，保溫 30～50min，得到分散均勻的預(yù)氧化石墨烯懸浮液;

　　(2)將步驟(1)得到的預(yù)氧化石墨烯懸浮液升溫至33～38℃，并在攪拌條 件下于7min內(nèi)加入60～70體積份水，然后加入3質(zhì)量份微晶纖維素反應(yīng) 30～60min，得到氧化石墨烯和納米微晶纖維素的混合物;反應(yīng)結(jié)束后趁熱進(jìn)行 過(guò)濾，同時(shí)用水洗滌濾餅至中性，干燥，即得所述可用于處理含染料廢水的吸 附劑。

　　上述制備方法中，所述的預(yù)氧化石墨固體要以稍慢(100～200r/min)的轉(zhuǎn)速 攪拌10～15min，然后再加速至200～300r/min攪拌并緩慢加入9質(zhì)量份KMnO4， 才能得到分散均勻的預(yù)氧化石墨烯懸浮液;所述微晶纖維素的加入應(yīng)該在去離 子水全部加入后立即進(jìn)行，反應(yīng)結(jié)束后必須趁熱過(guò)濾，才能得到可用于處理含 染料廢水的吸附劑氧化石墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料。

　　步驟(1)中所述的預(yù)氧化石墨固體加入濃硫酸中之后以100～200r/min的轉(zhuǎn) 速攪拌;在200～300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌下加入高錳酸鉀。

　　步驟(1)中所述的預(yù)氧化石墨固體通過(guò)以下步驟制備得到：將12.5質(zhì)量份 K2S2O8和12.5質(zhì)量份P2O5加入120體積份濃硫酸中，攪拌均勻后加入5質(zhì)量份 石墨粉，充分混合后于80℃反應(yīng)6小時(shí);反應(yīng)結(jié)束后，加入水稀釋?xiě)腋∫褐翜?度不再變化;進(jìn)一步洗滌，抽濾至濾液pH呈中性;干燥濾餅，即得到預(yù)氧化石 墨固體。

　　步驟(2)中所述的攪拌轉(zhuǎn)速為100～200r/min。

　　一種由上述制備方法獲得的可用于處理含染料廢水的吸附劑。

　　上述可用于處理含染料廢水的吸附劑可用于吸附陽(yáng)離子染料、陰離子染料 和非離子染料。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

　　本發(fā)明制得的可用于處理含染料廢水的吸附劑氧化石墨烯/納米微晶纖維素 復(fù)合材料在吸附低濃度(<100mg/L)染料和染料廢水中的有機(jī)物時(shí)效果非常明 顯，而且制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作。

　　具體實(shí)施方式

　　下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。

　　本發(fā)明實(shí)施例采用的預(yù)氧化石墨固體通過(guò)預(yù)氧化方法制備，其步驟如下： 在250mL的圓底燒瓶中加入120mL濃硫酸，再先后加入12.5g的K2S2O8和12.5g 的P2O5，攪拌均勻后加入5g石墨粉，充分混合后將圓底燒瓶放入恒溫水浴鍋中， 穩(wěn)定溫度為80℃，反應(yīng)6小時(shí);反應(yīng)結(jié)束后，緩慢加入蒸餾水稀釋?xiě)腋∫褐翜?度不再變化;進(jìn)一步洗滌，抽濾至濾液pH呈中性;干燥濾餅，即得到預(yù)氧化石 墨固體。

　　實(shí)施例1

　　一種可用于處理含染料廢水的吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

　　(1)在500mL的圓底燒瓶中加入69mL濃硫酸和3g預(yù)氧化石墨固體并以 100r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10min，然后在轉(zhuǎn)速為200r/min的攪拌條件下緩慢加入9g 高錳酸鉀，反應(yīng)階段保證溫度低于10℃，保溫30min，得到分散均勻的預(yù)氧化 石墨烯懸浮液;

　　(2)將步驟(1)得到的懸浮液升溫至32℃，并在轉(zhuǎn)速為100r/min的攪拌 條件下于7min內(nèi)緩慢加入60mL去離子水，然后加入3g微晶纖維素反應(yīng)30min， 得到氧化石墨烯和納米微晶纖維素的混合物;反應(yīng)結(jié)束后趁熱進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí) 用去離子水洗滌濾餅至中性，干燥，即得所述可用于處理含染料廢水的吸附劑 氧化石墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料。

　　實(shí)施例2

　　一種可用于處理含染料廢水的吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

　　(1)在500mL的圓底燒瓶中加入69mL濃硫酸和3g預(yù)氧化石墨固體并以 150r/min的轉(zhuǎn)速攪拌13min，然后在轉(zhuǎn)速為250r/min的攪拌條件下緩慢加入9g 高錳酸鉀，反應(yīng)階段保證溫度低于10℃，保溫40min，得到分散均勻的預(yù)氧化 石墨烯懸浮液;

　　(2)將步驟(1)得到的懸浮液升溫至35℃，并在轉(zhuǎn)速為150r/min的攪拌 條件下于7min內(nèi)緩慢加入67mL去離子水，然后加入3g微晶纖維素反應(yīng)45min， 得到氧化石墨烯和納米微晶纖維素的混合物;反應(yīng)結(jié)束后趁熱進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí) 用去離子水洗滌濾餅至中性，干燥，即得所述可用于處理含染料廢水的吸附劑 氧化石墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料。

　　實(shí)施例3

　　一種可用于處理含染料廢水的吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

　　(1)在500mL的圓底燒瓶中加入69mL濃硫酸和3g預(yù)氧化石墨固體并以 200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15min，然后在轉(zhuǎn)速為300r/min的攪拌條件下緩慢加入9g 高錳酸鉀，反應(yīng)階段保證溫度低于10℃，保溫50min，得到分散均勻的預(yù)氧化 石墨烯懸浮液;

　　(2)將步驟(1)得到的懸浮液升溫至38℃，并在轉(zhuǎn)速為200r/min的攪拌 條件下于7min內(nèi)緩慢加入70mL去離子水，然后加入3g微晶纖維素反應(yīng)60min， 得到氧化石墨烯和納米微晶纖維素的混合物;反應(yīng)結(jié)束后趁熱進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí) 用去離子水洗滌濾餅至中性，干燥，即得所述可用于處理含染料廢水的吸附劑 氧化石墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料。

　　實(shí)施例4：氧化石墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料吸附染料性能的測(cè)試

　　對(duì)實(shí)施例1～3制備得到的氧化石墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料以及氧化石 墨烯對(duì)染料的吸附性能進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

　　取上述制備好的氧化石墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料0.05g，加入到40mL 濃度為50mg/L的染料溶液中常溫下超聲10min，然后吸附1h再以10000r/min 的轉(zhuǎn)速離心10min，利用紫外分光光度法測(cè)定離心上清液中的染料濃度。氧化石 墨烯/納米微晶纖維素復(fù)合材料對(duì)染料的吸附率按下式計(jì)算：

　　A=(C0-C1)/C0×100%

　　式中：C0,C1分別為吸附前溶液中和吸附后上清液中的染料濃度(mg/L);A 為吸附率(%)。