本發(fā)明屬于水體凈化及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種利用還原劑原位還原氧化石墨烯的污水處理方法。

背景技術(shù)：

隨著人類社會(huì)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)面臨著水體污染等日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題。色素和重金屬常共存于水體環(huán)境中，這些環(huán)境污染物具有高毒性，致癌性，不可降解性以及易在生物體內(nèi)富集等危害，給人體健康和環(huán)境造成了巨大的危害?？紤]到這種危害的嚴(yán)重性和長(zhǎng)期性，政府對(duì)含色素和重金屬的廢水的綠色無(wú)害化處理制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，因此在排放污水之前必須去除這些污染物。凈化色素和重金屬離子污染水體有多種方法，例如化學(xué)沉淀、膜分離、過(guò)濾、離子交換、電滲析和吸附等方法來(lái)減緩環(huán)境污染，在這些方法中吸附劑吸附是一種高效的污水處理方法。目前主要的吸附劑有活性炭，金屬氧化物，功能化硅膠和氧化石墨烯及石墨烯基材料等，因此吸附處理污水兼具多種類的吸附劑，高效，易分離，易于操作及較低的成本等優(yōu)點(diǎn)。氧化石墨烯及石墨烯基納米材料具有特殊的二維結(jié)構(gòu)，多樣的含氧官能團(tuán)和極大的比表面積等特性，是吸附劑中最佳的候選材料。但是，現(xiàn)有的石墨烯材料處理污水方法存在費(fèi)用高，耗時(shí)長(zhǎng)，處理污染物對(duì)象單一，又容易引起二次污染等缺點(diǎn)。因此，如何經(jīng)濟(jì)綠色、快速高效地同時(shí)去除污水中色素和金屬離子仍然是人類關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

基于氧化石墨烯在處理污水中色素和重金屬離子具有較好的吸附性能，我們發(fā)現(xiàn)可以利用鋅粉原位還原氧化石墨烯可以極大的增加吸附效率和吸附容量。本工作處理了多種污染物對(duì)象包括色素(陽(yáng)離子染料：亞甲基藍(lán)MB；陰離子染料：剛果紅CR，檸檬黃LY)和重金屬離子(Cd²⁺,Pb²⁺)，該方法對(duì)這些污染物的吸附效率接近100％。我們發(fā)展了一種環(huán)保經(jīng)濟(jì)的污水處理新方法，可以綠色，超快速，高效地去除水體中的色素和重金屬。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種利用金屬單質(zhì)還原劑原位還原氧化石墨烯的高效污水處理方法，其目的在于通過(guò)在氧化石墨烯處理污水時(shí)，加入還原劑和催化劑，原位還原氧化石墨烯，極大地增加石墨烯對(duì)污水中污染物的吸附效率和吸附容量，由此解決現(xiàn)有技術(shù)采用石墨烯材料處理污水吸附容量低、吸附效率低、耗時(shí)長(zhǎng)等的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種利用還原劑原位還原氧化石墨烯的污水處理方法，在攪拌條件下，向污水中加入氧化石墨烯和還原劑，固液分離，所得液相為處理后的污水；所述還原劑用于原位還原氧化石墨烯。

優(yōu)選地，所述還原劑為標(biāo)準(zhǔn)還原電勢(shì)為-2.5V～-0.4V的金屬單質(zhì)。

優(yōu)選地，所述還原劑為鎂粉、鋁粉、鋅粉和鐵粉中的至少一種。

優(yōu)選地，所述還原劑為鋅粉。

優(yōu)選地，所述污水中還加入有催化劑，所述催化劑用于催化所述還原劑的還原反應(yīng)。

優(yōu)選地，所述催化劑為酸性物質(zhì)。

優(yōu)選地，所述催化劑為氯化銨或磷酸。

優(yōu)選地，所述還原劑的質(zhì)量為所述氧化石墨烯質(zhì)量的4倍及以上。

優(yōu)選地，所屬還原劑和所述催化劑的質(zhì)量比為1:1～10。

優(yōu)選地，所述污水中的污染物包括色素或重金屬。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯和所述污染物的質(zhì)量比為0.5～2:1。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯和所述污染物的質(zhì)量比1:1。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯的氧化率為100％。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯的制備方法包括如下步驟：

(1)預(yù)氧化石墨的制備：以石墨粉為原料，依次加入濃硫酸、二氧化錳和五氧化二磷，混合均勻并在60℃～100℃反應(yīng)2h～8h，冷卻后靜置分層，取下層沉淀洗滌至中性，干燥得到預(yù)氧化石墨；

(2)預(yù)氧化石墨的二次氧化：在0℃冰浴下，將步驟(1)所得的預(yù)氧化石墨與濃硫酸混合均勻，加入高錳酸鉀，反應(yīng)結(jié)束后在攪拌條件下先后加入二次水和過(guò)氧化氫，得到金黃色的氧化石墨烯混合液；

(3)氧化石墨烯的清洗：用鹽酸溶液清洗步驟(2)得到的氧化石墨烯混合液，透析得到凝膠狀的氧化石墨烯。

優(yōu)選地，步驟(1)所述石墨粉為光譜純石墨粉。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果。

(1)本發(fā)明基于改進(jìn)Kovtyukhova方法制備氧化石墨烯(產(chǎn)率為100％)，氧化石墨烯進(jìn)行原位還原吸附過(guò)程中涉及加入還原劑，比如鋅粉，和催化劑氯化銨或者磷酸等無(wú)毒性試劑來(lái)實(shí)現(xiàn)色素和重金屬的高效移除。

(2)本方法處理污水中色素和重金屬僅需5～10min即可達(dá)到接近100％移除，滿足實(shí)際污水處理要求。

(3)將本方法用于移除水體中色素(陽(yáng)離子染料：亞甲基藍(lán)MB；陰離子染料：剛果紅CR，檸檬黃LY)和重金屬離子(Cd²⁺,Pb²⁺)，吸附效率分別為99.57％、99.95％、98.46％、99.92％、100％和吸附容量(MB，CR和Cd²⁺符合Langmuir等溫吸附模型，LY和Pb²⁺符合Freundlich等溫吸附模型)分別為2.6g g^-1、7.6g g^-1、3.2g g^-1、8.4g g^-1、17.9g g^-1，與現(xiàn)有的吸附技術(shù)相比吸附容量增大了幾倍到幾百倍。

(4)本方法可同時(shí)處理含有五種污染物的水樣(MB，CR，LY，Cd²⁺，Pb²⁺)；此外大量實(shí)際樣品測(cè)試(土壤水樣、生活污水等)也證明該方法有很好的應(yīng)用前景、實(shí)用性強(qiáng)以及應(yīng)用范圍廣。

(5)本發(fā)明利用金屬單質(zhì)還原劑，如鋅粉原位還原氧化石墨烯，可以極大的增加石墨烯材料的吸附效率和吸附容量。該方法對(duì)多種污染物對(duì)象包括色素(陽(yáng)離子染料：亞甲基藍(lán)MB；陰離子染料：剛果紅CR，檸檬黃LY)和重金屬離子(Cd²⁺，Pb²⁺)污染物的吸附效率接近100％，本發(fā)明為一種環(huán)保經(jīng)濟(jì)的污水處理新方法，可以綠色、超快速、高效地去除水體中的色素、重金屬以及其他污染物。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1對(duì)不同色素(A.MB，B.CR，C.LY)吸附處理圖片；

圖2是本發(fā)明的污水處理方法吸附過(guò)程的吸附劑各個(gè)狀態(tài)的SEM圖；

圖3是本發(fā)明的吸附過(guò)程吸附劑的表征圖，其中A為實(shí)施例1制備得到的GO的AFM圖；B和C分別為ZRGO的TEM圖和電子衍射圖；D、E、F分別為GO和ZRGO的FTIR，Raman和XRD圖；

圖4是不同初始濃度的色素和重金屬離子的吸附效率和吸附容量圖；

圖5是土壤渾濁水(A.自然沉降和B.ZRGO吸附對(duì)比圖:每一組從左往右分別是處理0、10min、5h、24h和7d后的效果圖)；

圖6是土壤渾濁水中加入5種污染物(MB，CR，LY，Cd²⁺，Pb²⁺)處理效果圖；A組為低濃度50mg L^-1的水樣(A、A1和A2分別為處理0，10min和24h后的效果圖)和B組為高濃度250mg L^-1的水樣(B、B1和B2分別為處理0，10min和24h后的效果圖)；

圖7為圖6的兩種濃度水樣處理10分鐘以后五種污染物的吸附效率和吸附容量比較柱狀圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供的利用還原劑原位還原氧化石墨烯的污水處理方法，包括如下步驟：在攪拌條件下，向含有色素或重金屬或其他污染物的污水中加入氧化石墨烯、還原劑和催化劑；還原劑用于原位還原氧化石墨烯，催化劑用于催化還原劑的還原反應(yīng)；還原劑在催化劑的作用下，原位還原氧化石墨烯，并吸附污水中的色素或重金屬，1～10分鐘后即可達(dá)到吸附平衡，然后固液分離，固相為含有色素或重金屬的黑色絮狀物沉淀，液相為處理后的污水。

其中，還原劑優(yōu)選為標(biāo)準(zhǔn)還原電勢(shì)為-2.5V～-0.4V(Vs.SHE)的金屬單質(zhì)，包括鎂粉、鋁粉、鋅粉或鐵粉，優(yōu)選為鋅粉。

催化劑為酸性物質(zhì)，優(yōu)選為氯化銨或磷酸，氯化銨效果最好。本發(fā)明的污水處理方法中催化劑起到了意想不到的作用，其提供了酸性環(huán)境，在金屬單質(zhì)作為還原劑時(shí)，由于催化劑的存在，使得體系中產(chǎn)生了活性氣體氫氣，大大縮短了吸附平衡需要的時(shí)間，至少縮短了半小時(shí)以上。本發(fā)明選擇的催化劑不僅起到提高吸附凈水速率的作用，而且也不會(huì)對(duì)凈化后的水樣產(chǎn)生二次污染。

采用本發(fā)明的方法處理含有色素或重金屬的廢水時(shí)，采用的還原劑的質(zhì)量為氧化石墨烯質(zhì)量的4倍及以上，還原劑和催化劑的質(zhì)量比為1:1～1:10，氧化石墨烯與污水中污染物的質(zhì)量之比為0.5～2:1，優(yōu)選為1:1，其中污染物包括色素、重金屬或其他污染物。

本發(fā)明的污水處理方法中氧化石墨烯優(yōu)選采用產(chǎn)率即氧化率接近或達(dá)到100％的氧化石墨烯，其目的一方面提高凈化效果，另一方面是避免引入雜質(zhì)，引起二次污染。產(chǎn)率接近或達(dá)到100％的氧化石墨烯可以采用基于改進(jìn)Kovtyukhova方法制備氧化石墨烯(產(chǎn)率為100％)，制備方法包括如下步驟：

(1)預(yù)氧化石墨的制備：以石墨粉為原料，優(yōu)選采用光譜純石墨粉，依次加入濃硫酸、二氧化錳和五氧化二磷，混合均勻并在60℃～100℃反應(yīng)2h～8h，冷卻后靜置分層，取下層沉淀洗滌至中性，干燥得到預(yù)氧化石墨；

(2)預(yù)氧化石墨的二次氧化：在0℃冰浴下，將步驟(1)所得的預(yù)氧化石墨與濃硫酸混合均勻，加入高錳酸鉀，反應(yīng)結(jié)束后在攪拌條件下先后加入二次水和過(guò)氧化氫，得到金黃色的氧化石墨烯混合液；

(3)氧化石墨烯的清洗：用鹽酸溶液清洗步驟(2)得到的氧化石墨烯混合液，透析得到凝膠狀的氧化石墨烯。

具體包括如下步驟：

(1)預(yù)氧化石墨的制備：以石墨粉為原料(1～10g)(石墨粉優(yōu)選為光譜純石墨粉，以制備得到產(chǎn)率為100％的氧化石墨烯)，依次加入濃硫酸(5～50mL)、二氧化錳(0.5～15g)和五氧化二磷(1～10g)，在80℃下混合均勻，使其反應(yīng)5h，停止加熱后，冷卻至室溫，將混合物稀釋至400mL，放置過(guò)夜。倒去上層液體，將沉淀在0.22μm微孔濾膜上抽濾洗滌至中性，濾餅60℃干燥約6h。

(2)對(duì)預(yù)氧化石墨進(jìn)一步進(jìn)行二次氧化：在0℃冰水浴下，將預(yù)氧化的石墨(第一步產(chǎn)物減半)置于20～46mL濃硫酸中并不停攪拌均勻。緩慢分批次加入2～10g高錳酸鉀粉末使之溶解，加入過(guò)程嚴(yán)格控制溫度在10℃以下。然后混合物在35℃下反應(yīng)4h。加入100mL冰二次水于混合溶液中，設(shè)定溫度48℃，繼續(xù)攪拌2h。反應(yīng)完成后加入300mL二次水?dāng)嚢柘♂尰旌先芤?。在劇烈攪拌下滴?～25mL過(guò)氧化氫溶液，此時(shí)溶液反應(yīng)劇烈，呈現(xiàn)出金黃色。充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，靜置過(guò)夜。

(3)氧化石墨烯的清洗:將上層清液傾倒去，剩下的懸濁液用10％HCl溶液反復(fù)清洗6次，每次攪拌30min，然后靜置30min,待分層后，倒去上層清液。洗滌完后，加入600mL二次水，靜置，然后倒掉上清液，剩下的懸濁液倒入透析袋中進(jìn)行透析，透析七天之后，可得到凝膠狀的氧化石墨烯,最后測(cè)定已制備出氧化石墨烯的濃度。

本發(fā)明的申請(qǐng)人意外發(fā)現(xiàn)，將還原劑加入氧化石墨烯中進(jìn)行原位還原處理污水中的色素或重金屬，可以大大增加石墨烯材料的吸附效率和吸附容量，而且吸附平衡時(shí)間也大大縮短，加入催化劑后效果更好。一般吸附劑處理污水中污染物達(dá)到吸附平衡需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天，本方法處理污水中色素和重金屬僅需5～10min即可達(dá)到接近100％移除，而且普通過(guò)濾即可使固液分離，滿足實(shí)際污水處理要求。本方法用于移除水體中色素(陽(yáng)離子染料：亞甲基藍(lán)MB；陰離子染料：剛果紅CR，檸檬黃LY)和重金屬離子(Cd²⁺,Pb²⁺)，吸附效率分別為99.57％、99.95％、98.46％、99.92％、100％；MB，CR，LY和Cd²⁺的吸附容量分別為2.6g g^-1、7.6g g^-1、3.2g g^-1、8.4g g^-1、17.9g g^-1，與現(xiàn)有的吸附技術(shù)相比吸附容量增大了幾倍到幾百倍。

本發(fā)明中用ZRGO表示采用鋅粉原位還原氧化石墨烯過(guò)程中的石墨烯吸附劑。(ZRGO可以表示整個(gè)原位還原過(guò)程，也可代表鋅粉原位還原氧化石墨烯過(guò)程中的石墨烯吸附劑，Zinc-induced in situ Reduction of Graphene Oxide的縮寫ZRGO)

本發(fā)明主要利用GO為水溶性，可吸附水體中色素和重金屬離子，作用力為靜電相互作用和共軛作用，待加入金屬還原劑鋅粉后，氧化石墨烯可被還原為石墨烯(疏水性物質(zhì))進(jìn)行原位還原沉降凈水，在此過(guò)程中大片的氧化石墨烯被鋅粉原位還原得到含有大量活性吸附位點(diǎn)的氧化石墨烯，此原位還原過(guò)程中大片的氧化石墨烯團(tuán)聚可以包裹色素和重金屬離子，極大地增加吸附劑的吸附效率和吸附容量，在此原位吸附過(guò)程中加入酸性催化劑，優(yōu)選為氯化銨或磷酸，催化劑提供了酸性環(huán)境，在金屬單質(zhì)作為還原劑時(shí)，由于催化劑的存在，使得體系中產(chǎn)生了活性氣體氫氣，大大縮短了吸附平衡需要的時(shí)間，本發(fā)明的原位還原GO吸附污水中的污染物達(dá)到吸附平衡僅需1～10min。

以下為實(shí)施例：

實(shí)施例1

一種利用鋅粉原位還原氧化石墨烯去除水中色素和重金屬離子的方法，按照如下步驟進(jìn)行：

(1)氧化石墨烯原位還原吸附色素和重金屬離子

a.預(yù)氧化石墨的制備：以光譜純石墨粉為原料(2.4g)，依次加入濃硫酸(10mL)、二氧化錳(2g)和五氧化二磷(2g)，在80℃下混合均勻，使其反應(yīng)5h，停止加熱后，冷卻至室溫，將混合物稀釋至400mL，放置過(guò)夜。倒去上層液體，將沉淀在0.22μm微孔濾膜上抽濾洗滌至中性，濾餅60℃干燥約6h。

b.對(duì)預(yù)氧化石墨進(jìn)一步進(jìn)行二次氧化：在0℃冰水浴下，將預(yù)氧化的石墨(第一步產(chǎn)物減半)置于46mL濃硫酸中并不停攪拌均勻。緩慢分批次加入6g高錳酸鉀粉末使之溶解，加入過(guò)程嚴(yán)格控制溫度在10℃以下。然后混合物在35℃下反應(yīng)4h。加入100mL冰二次水于混合溶液中，設(shè)定溫度48℃，繼續(xù)攪拌2h。反應(yīng)完成后加入300mL二次水?dāng)嚢柘♂尰旌先芤?。在劇烈攪拌下滴?0mL過(guò)氧化氫溶液，此時(shí)溶液反應(yīng)劇烈，呈現(xiàn)出金黃色。充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅o置過(guò)夜。

c.氧化石墨烯的清洗:將上層清液傾倒去，剩下的懸濁液用10％HCl溶液反復(fù)清洗6次，每次攪拌30min，然后靜置30min,待分層后，倒去上層清液。洗滌完后，加入600mL二次水，靜置，然后倒掉上清液，剩下的懸濁液倒入透析袋中進(jìn)行透析，透析七天之后，可得到凝膠狀的氧化石墨烯,最后測(cè)定已制備出氧化石墨烯的濃度，濃度為5mg/mL，產(chǎn)率為100％。

d.在色素MB，CR和LY分別為250mg L^-1、重金屬離子Cd²⁺和Pb²⁺分別為250mg L^-1的五份水樣中分別加入2.5mg步驟c制備得到的氧化石墨烯，其中MB、CR、LY、Cd²⁺和Pb²⁺的質(zhì)量與氧化石墨烯的質(zhì)量比均為1:1。磁力攪拌混合均勻，隨后立即加入20mg鋅粉和160mg氯化銨，中高速磁力攪拌下等溫吸附10min后即可達(dá)到吸附平衡，過(guò)濾除去黑色絮狀物沉淀，得到的五份溶液用于定量測(cè)量其吸附效率和吸附容量?？捎米贤饪梢姺止夤舛确y(cè)量污水處理之后色素的殘余量和原子吸收光譜法測(cè)量污水處理之后重金屬的殘余量(其中，MB，CR和LY的最大吸收波長(zhǎng)分別為664nm、488nm、426nm；Cd²⁺和Pb²⁺分析線分別為228.80nm、216.70nm)。

其中，C₀(mg mL^-1)和C_e(mg mL^-1)是各種污染物的初始濃度和平衡濃度，V(mL)是溶液總體積，m(g)是吸附劑的總用量。

經(jīng)分析，本實(shí)施例利用鋅粉原位還原氧化石墨烯，該吸附劑定義為ZRGO。按照實(shí)施例1的方法，五種污染物分別處理，按照污染物(色素MB，CR和LY，重金屬Cd²⁺和Pb²⁺)和氧化石墨烯質(zhì)量之比從1:1到10:1吸附處理，一直在增加污染物的量，直至吸附完全飽和擬合方程得到各自的最大吸附容量。分析得到ZRGO對(duì)各種污染物的吸附效率、吸附容量以及相應(yīng)的擬合參數(shù)見表1。

表1ZRGO吸附色素(MB，CR，LY)和重金屬離子(Cd²⁺，Pb²⁺)關(guān)于Langmuir和Freundlich模型擬合參數(shù)

由表1中各種Langmuir和Freundlich模型擬合參數(shù)可知，本發(fā)明的鋅粉原位還原氧化石墨烯的ZRGO吸附劑對(duì)MB，CR，LY、Cd²⁺和Pb²⁺吸附容量分別為2.6g g^-1、7.6g g^-1、3.2g g^-1、8.4g g^-1、17.9g g^-1，與現(xiàn)有的吸附技術(shù)相比對(duì)污染物的吸附容量增大了幾倍到幾百倍。通過(guò)線性方程擬合得到相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)可知，MB，CR和Cd²⁺符合Langmuir等溫吸附模型，LY和Pb²⁺符合Freundlich等溫吸附模型。

圖1為實(shí)施例1對(duì)不同色素(A.MB，B.CR，C.LY)吸附處理圖片，圖1中A₁、B₁、C₁為未處理的三種色素溶液；A₂、B₂、C₂分別為加入氧化石墨烯后，三種溶液未發(fā)生明顯變化(吸附效果不是很明顯)；A₃、B₃、C₃為繼續(xù)加入鋅粉后，發(fā)現(xiàn)有絮狀物沉淀生成，溶液顏色稍淺些；A₄、B₄、C₄為加入酸性催化劑氯化銨或磷酸后，產(chǎn)生大量的黑色絮狀物，立刻發(fā)生團(tuán)聚沉降現(xiàn)象，色素溶液被吸附沉降后，得到無(wú)色透明溶液。整個(gè)吸附平衡過(guò)程在10min之內(nèi)即可超快速完成。

圖2為吸附過(guò)程中吸附劑的各個(gè)狀態(tài)的SEM圖。圖2中A為片層結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯；B為氧化石墨烯加入鋅粉還原得到的還原石墨烯；C為氧化石墨烯加入鋅粉和酸性催化劑氯化銨還原得到的還原石墨烯；D為C洗去過(guò)量鋅粉和氯化銨還原石墨烯。通過(guò)吸附過(guò)程中吸附劑的各個(gè)狀態(tài)的SEM圖可知，本發(fā)明原位還原吸附過(guò)程中，大片的氧化石墨烯在鋅粉和氯化銨的條件下發(fā)生原位還原團(tuán)聚現(xiàn)象，此原位過(guò)程中產(chǎn)生了大量的活性吸附位點(diǎn)，極大的增大其吸附效率和吸附容量。

圖3A為實(shí)施例1制備得到的GO的AFM圖；B和C為ZRGO的TEM圖和電子衍射圖；D、E、F為GO和ZRGO的FTIR，Raman和XRD圖。A、B、C圖證明大片氧化石墨烯發(fā)生原位還原得到還原石墨烯，其片層結(jié)構(gòu)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象(產(chǎn)生更多的活性吸附位點(diǎn))，更加有利于吸附凈水過(guò)程；D、E、F為GO和ZRGO的FTIR、Raman、XRD圖，如上圖譜所示，氧化石墨烯在鋅粉和氯化銨的條件下進(jìn)行原位還原，成功的變成還原氧化石墨烯。

圖4為不同初始濃度的色素和重金屬離子的吸附效率和吸附容量圖。圖4探討了本發(fā)明原位還原吸附過(guò)程中的吸附效率和吸附容量與各種污染物的初始濃度的關(guān)系。如圖4可知，隨著污染物濃度的增加，其吸附效率和吸附容量也在逐漸增大，最后達(dá)到飽和吸附平衡。

實(shí)施例2

將實(shí)施例1制備得到的氧化石墨烯以及原位還原氧化石墨烯處理污水的方法，用于土壤渾濁水的處理并和土壤渾濁水的自然沉降進(jìn)行對(duì)比，圖5土壤渾濁水(A組為自然沉降；B組為ZRGO吸附對(duì)比圖，每一組從左往右分別為處理0、10min、5h、24h和7d后的效果圖)?？梢钥闯鯞組氧化石墨烯原位還原吸附處理土壤渾濁水過(guò)程，10min即可達(dá)到凈水效果(對(duì)比自然沉降過(guò)程)。

實(shí)施例3

模擬實(shí)際污水水樣，在土壤渾濁水加五種污染物(MB，CR，LY，Cd²⁺，Pb²⁺)，并配置成兩種不同的濃度，50mg L^-1和250mg L^-1兩組，采用實(shí)施例1制備得到的氧化石墨烯，按照氧化石墨烯和污染物質(zhì)量之比為1:1，催化劑為氯化銨，還原劑為鋅粉，鋅粉和氯化銨的質(zhì)量比為1:3，氧化石墨烯和鋅粉的質(zhì)量比為1:8，測(cè)試該方法的凈化效果。

圖6土壤渾濁水中加入5種污染物(MB，CR，LY，Cd²⁺，Pb²⁺)處理效果圖；A組為低濃度50mg L^-1的水樣(A、A1和A2分別為處理0，10min和24h后的效果圖)和B組為高濃度250mg L^-1的水樣(B、B1和B2分別為處理0，10min和24h后的效果圖)。

圖7為圖6的兩種濃度水樣處理10分鐘以后五種污染物的吸附效率和吸附容量比較柱狀圖，其中(a)和(b)分別為圖6中低濃度組處理10分鐘后各污染物的吸附效率和吸附容量柱狀圖；(c)和(d)分別為圖6中高濃度組處理10分鐘后各污染物的吸附效率和吸附容量柱狀圖。

圖6和圖7顯示污水樣被凈化為無(wú)色透明溶液，柱狀圖數(shù)據(jù)分析顯示該吸附過(guò)程對(duì)高濃度污染物處理其吸附效率和吸附容量均高于處理低濃度污染物，模擬污水樣處理僅需10min即可達(dá)到吸附平衡。

在低濃度(50mg mL^-1)污染物處理五種污染物(MB，CR，LY，Cd²⁺，Pb²⁺)吸附效率和吸附容量分別99.53％和994.48mg g^-1，89.65％和895.75mg g^-1，89.88％和898.09mg g^-1，95.85％和957.76mg g^-1，99.36％和992.77mg g^-1；在高濃度(250mg mL^-1)污染物處理五種污染物(MB，CR，LY，Cd²⁺，Pb²⁺)吸附效率和吸附容量分別99.78％和998.63mg g^-1，99.40％和994.80mg g^-1，99.30％和993.77mg g^-1，96.73％和968.11mg g^-1，99.85％和999.34mg g^-1，模擬污水樣處理僅需10分鐘即可達(dá)到吸附平衡。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。