一種改性石墨烯吸附劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種改性石墨烯吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。改性石墨烯吸附劑的制備方法為：將氧化石墨烯超聲分散后加入羥基鋁和表面活性劑，充分?jǐn)嚢韬笤偌尤脒€原劑，充分反應(yīng)后將得到的黑色絮狀沉淀進(jìn)行抽濾、洗滌和干燥，得到改性石墨烯吸附劑；所述表面活性劑包括聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化銨或十二烷基苯磺酸鈉中的一種以上。本發(fā)明的改性石墨烯吸附劑具有簡(jiǎn)單易得、吸附量大且去除率高等特點(diǎn)，可應(yīng)用于廢水特別是酸性染料廢水的處理；采用的原料廉價(jià)易得，制備工藝簡(jiǎn)單且無(wú)污染，成本低，易于工業(yè)化。
【專利說(shuō)明】一種改性石墨烯吸附劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水污染處理領(lǐng)域，具體是涉及一種改性石墨烯吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]染料廢水對(duì)環(huán)境的污染隨城市和工業(yè)的發(fā)展日趨嚴(yán)重。染料廢水因其成分復(fù)雜、色度深、有機(jī)污染物含量高、可生化性差、難降解且大多數(shù)染料及其代謝中間產(chǎn)物具有致突變性、致癌性和其他毒性，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境及人類健康，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理已成為環(huán)保關(guān)注的熱點(diǎn)。剛果紅為典型的聯(lián)苯胺偶氮陰離子型染料，是印染廢水中具有代表性的污染物之一。目前，工業(yè)上常用的處理染料廢水的方法有生物處理法、化學(xué)氧化法、絮凝沉淀法、吸附法、光催化降解法等，相對(duì)于其它處理方法，吸附法憑借其治理費(fèi)用低廉，操作性強(qiáng)，易于設(shè)計(jì)運(yùn)行，對(duì)有毒污染物不敏感及不產(chǎn)生二次污染物等優(yōu)點(diǎn)，成為目前極具發(fā)展?jié)摿Φ某U水中難生物降解污染物的一個(gè)有效方法，而改善吸附法的關(guān)鍵在于開(kāi)發(fā)更加高效、環(huán)保、價(jià)廉的新型吸附材料。
[0003]當(dāng)前，大量的吸附材料被報(bào)道用來(lái)去除水體中的染料，例如活性炭、粉煤灰、生物質(zhì)吸附劑等。由于具有極大的比表面積，納米材料被視為一種更高效率的吸附材料，有利于去除水溶液中的有機(jī)污染物。自從石墨烯被首次研制出來(lái)后，由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，如極大的比表面積、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、高電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率等，在化學(xué)電源、光電子器件和多相催化等領(lǐng)域已獲得了廣泛的關(guān)注。然而，雖然已有研究表明石墨烯可以去除水中污染物，但是石墨烯的團(tuán)聚作用，不僅減少了石墨烯的比表面積，還不利于分散在溶液中，這限制了其在水溶液中對(duì)污染物的去除應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種高效、綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的改性石墨烯吸附劑。
[0005]本發(fā)明的目的之二在于提供上述改性石墨烯的制備方法，工藝簡(jiǎn)單、條件易控、適于規(guī)模化生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明的目的之三在于提供上述改性石墨烯在處理含酸性染料廢水中的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明提供一種改性石墨烯吸附劑的制備方法，制備方法如下:將氧化石墨烯超聲分散后加入羥基鋁和表面活性劑，充分?jǐn)嚢韬笤偌尤脒€原劑，充分反應(yīng)后將得到的黑色絮狀沉淀進(jìn)行抽濾、洗滌和干燥，得到改性石墨烯吸附劑；所述表面活性劑包括聚丙烯酰胺(PAM)，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)中的一種以上。
[0008]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種改性石墨烯吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)將氧化石墨烯分散在水中，通過(guò)超聲分散后制得氧化石墨烯懸浮液；
(2)在步驟(I)得到的氧化石墨烯懸浮液中加入羥基鋁和表面活性劑，充分?jǐn)嚢?，完全反?yīng)后得到反應(yīng)溶液； (3)將步驟(2)得到的反應(yīng)溶液加熱至80°C?85°C，加入還原劑，充分反應(yīng)后得到黑色絮狀沉淀；所述還原劑為硼氫化鈉、硼氫化鉀中的至少一種；所述還原劑的質(zhì)量為氧化石墨烯質(zhì)量的9?11倍；
(4)將步驟(3)后得到的黑色絮狀沉淀進(jìn)行抽濾、洗滌和干燥，得到改性石墨烯吸附劑。
[0009]上述制備方法中，步驟(I)中所述超聲分散的時(shí)間為30 min?60 min ;所述氧化石墨烯懸浮液的濃度為4 mg/mL?6 mg/mL。
[0010]上述制備方法中，步驟(2)中所述表面活性劑包括聚丙烯酰胺(PAM)，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)中的一種以上；所述羥基鋁、氧化石墨烯與表面活性劑的質(zhì)量比為2: 3: (8?10);所述反應(yīng)具體為在60°C?65°C條件下反應(yīng)3h?5h,得到反應(yīng)溶液。
[0011]上述制備方法中，所述羥基鋁的制備方法如下:
在機(jī)械攪拌的條件下，將氫氧化鈉溶液滴加到三氯化鋁溶液中，反應(yīng)完全后靜置3天，得到羥基鋁溶液，其中所述氫氧化鈉與三氯化鋁的質(zhì)量比為(0.5?I): I。
[0012]一種改性石墨烯吸附劑，所述改性石墨烯吸附劑包含石墨烯、羥基鋁和表面活性齊U，其中所述羥基鋁、氧化石墨烯與表面活性劑的質(zhì)量比為2: 3:(8?10)。所述羥基鋁通過(guò)化學(xué)鍵作用插入層狀的氧化石墨烯邊緣或表層；所述羥基鋁通過(guò)化學(xué)鍵作用鑲嵌在層狀的氧化石墨烯的邊緣或表層。
[0013]一種改性石墨烯吸附劑的應(yīng)用于含酸性染料廢水的處理，具體應(yīng)用于去除去含酸性染料水溶液中的剛果紅。
[0014]上述應(yīng)用中，所述去除水溶液中的剛果紅，具體步驟如下:
每升含酸性染料水溶液中加入I g?2 g改性石墨烯吸附劑；在吸附過(guò)程中，控制含酸性染料水溶液的溫度為20°C?50°C，充分吸附并振蕩至反應(yīng)完全后，利用濾膜對(duì)吸附后的余液進(jìn)行過(guò)濾，完成對(duì)含酸性染料水溶液中剛果紅的去除。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
(1)本發(fā)明充分利用石墨烯和羥基鋁獨(dú)特的物理化學(xué)特性，通過(guò)表面活性劑改性手段，大幅度減少石墨烯的團(tuán)聚的作用，顯著提高了石墨烯的比表面積，提高了其在溶液中的分散性與親水性，進(jìn)而改善其對(duì)水體中染料的吸附性能；
(2)本發(fā)明的制備過(guò)程中不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有污染的副產(chǎn)物，并且僅采用常規(guī)表面活性劑，原料簡(jiǎn)單易得，制備成本較低；
(3)本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，條件易控，適于連續(xù)大規(guī)模的批量生產(chǎn)；且處理過(guò)程中對(duì)石墨烯的平面結(jié)構(gòu)和本質(zhì)特性不會(huì)產(chǎn)生破壞；
(4)本發(fā)明制備的改性石墨烯吸附劑在用于去除水溶液中的剛果紅時(shí)，可直接加入含酸性染料剛果紅水溶液中，整個(gè)處理工藝成本較低，操作條件相對(duì)簡(jiǎn)單且容易實(shí)施。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1制備的氧化石墨烯的掃描電鏡照片。
[0017]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1制備的十六烷基三甲基溴化銨改性石墨烯的掃描電鏡照片。
[0018]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例2制備的聚丙烯酰胺改性石墨烯的掃描電鏡照片。[0019]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例3制備的十二烷基苯磺酸鈉改性石墨烯的掃描電鏡照片。
[0020]圖5為氧化石墨烯與本發(fā)明的實(shí)施例1-3制備的改性石墨烯吸附劑的傅立葉變換紅外對(duì)比示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明的實(shí)施例1-3制備的改性石墨烯吸附劑在不同pH值下對(duì)剛果紅的去除率對(duì)比示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明的實(shí)施例1-3制備的改性石墨烯吸附劑在不同劑量下對(duì)剛果紅的去除率對(duì)比示意圖。
[0023]圖8為石墨烯與本發(fā)明的實(shí)施例1-3制備的改性石墨烯吸附劑在不同處理時(shí)間下對(duì)剛果紅的吸附容量對(duì)比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0025]實(shí)施例1
本實(shí)施例的改性石墨烯吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
(I)將氧化石墨烯分散在水中，通過(guò)超聲分散30 min后制得濃度為4 mg/mL的氧化石墨烯懸浮液；
本實(shí)施例的氧化石墨烯采用修正的Hmnmers方法合成,具體步驟如下:將IOg石墨和5g硝酸鈉緩慢加入含有230mL濃硫酸的燒瓶中，并置于冰水混合物中攪拌，30min后，緩慢加入30 g高錳酸鉀，在攪拌過(guò)程中控制反應(yīng)溫度始終小于15°C，并保持90min ;將反應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至35°C的恒溫水浴中，保持反應(yīng)溫度為35°C，攪拌30 min ;向反應(yīng)系統(tǒng)中加入460mL的去離子水，反應(yīng)溫度控制在80°C?95°C，攪拌時(shí)間為30min ;然后加入100mL、30%的過(guò)氧化氫溶液，待溶液變成亮黃色后趁熱離心過(guò)濾，并用500mL濃度為5%的鹽酸溶液洗滌與HOOmL去離子水洗滌三次，直至溶液無(wú)硫酸根離子(用氯化鋇溶液檢測(cè))。將所得樣品在真空冷凍干燥器中50°C烘干48 h至恒重，得到氧化石墨烯，其微觀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
[0026](2)在步驟(I)得到的氧化石墨烯分散在水中，超聲分散30min，得到4 mg/mL的氧化石墨烯懸浮液，加入羥基鋁和表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨；其中，羥基鋁、氧化石墨烯與十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比為2: 3: 9，充分?jǐn)嚢?，?5°C條件下反應(yīng)3 h，完全反應(yīng)后得到反應(yīng)溶液；
本實(shí)施例的羥基鋁的合成方法如下:
室溫下將150 mL濃度為0.4 mo I/L的氯化鋁溶液置于500 mL的三口燒瓶中，在機(jī)械攪拌條件下，將濃度為0.3 mol/L的氫氧化鈉溶液緩慢滴加到氯化鋁溶液中，直至OH/ Al的最終摩爾比率為2.4。繼續(xù)攪拌反應(yīng)2小時(shí)。靜置3天后得到羥基鋁溶液。
[0027](3)將步驟(2)得到的反應(yīng)溶液加熱至80°C，加入還原劑硼氫化鈉，充分反應(yīng)后得到黑色絮狀沉淀；所述還原劑的質(zhì)量為氧化石墨烯質(zhì)量的10倍；
(4)將步驟(3)后得到的黑色絮狀沉淀進(jìn)行抽濾、洗滌和干燥，得到十六烷基三甲基溴化銨改性石墨烯吸附劑。
[0028]實(shí)施例2
本實(shí)施例的改性石墨烯吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
(O將氧化石墨烯分散在水中，通過(guò)超聲分散60 min后制得濃度為6 mg/mL的氧化石墨烯懸浮液；
(2)在步驟(I)得到的氧化石墨烯懸浮液中加入羥基鋁和表面活性劑聚丙烯酰胺；其中，羥基鋁、氧化石墨烯與聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為2: 3: 8，充分?jǐn)嚢?，?0°C條件下反應(yīng)5 h,完全反應(yīng)后得到反應(yīng)溶液；
(3)將步驟(2)得到的反應(yīng)溶液加熱至85°C，加入還原劑硼氫化鉀，充分反應(yīng)后得到黑色絮狀沉淀；所述還原劑的質(zhì)量為氧化石墨烯質(zhì)量的9倍；
(4)將步驟(3)后得到的黑色絮狀沉淀進(jìn)行抽濾、洗滌和干燥，得到聚丙烯酰胺改性石墨稀吸附劑。
[0029]本實(shí)施例中的氧化石墨烯為實(shí)施例1中制備得到的氧化石墨烯。
[0030]本實(shí)施例的羥基鋁的合成方法與實(shí)施例1相同。
[0031]實(shí)施例3
本實(shí)施例的改性石墨烯吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)將氧化石墨烯分散在水中，通過(guò)超聲分散40min后制得濃度為5 mg/mL的氧化石墨烯懸浮液；
(2)在步驟(I)得到的氧化石墨烯懸浮液中加入羥基鋁和表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉；其中，羥基鋁、氧化石墨烯與十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為2: 3: 10，充分?jǐn)嚢?，?2°C條件下反應(yīng)4 h,,完全反應(yīng)后得到反應(yīng)溶液；
(3)將步驟(2)得到的反應(yīng)溶液加熱至82°C，加入還原劑硼氫化鈉，充分反應(yīng)后得到黑色絮狀沉淀；所述還原劑的總質(zhì)量為氧化石墨烯質(zhì)量的11倍；
(4)將步驟(3)后得到的黑色絮狀沉淀進(jìn)行抽濾、洗滌和干燥，得到十二烷基苯磺酸鈉改性石墨烯吸附劑。
[0032]本實(shí)施例中的氧化石墨烯為實(shí)施例1中制備得到的氧化石墨烯。
[0033]本實(shí)施例的羥基鋁的合成方法與實(shí)施例1相同。
[0034]實(shí)施例1-3制得的改性石墨烯吸附劑的微觀結(jié)構(gòu)如圖2(十六烷基三甲基溴化銨改性的吸附劑)、圖3(聚丙烯酰胺改性的吸附劑)和圖4(十二烷基苯磺酸鈉改性的吸附齊U)所示，與圖1中大量團(tuán)聚的石墨烯相比，圖2、圖3中改性的石墨烯呈現(xiàn)出片層狀結(jié)構(gòu)，且片層間距增大，這歸因于羥基鋁和表面活性劑的引入，從圖4可清晰的見(jiàn)到石墨烯表面團(tuán)聚成球狀。圖5為氧化石墨烯(G0)、聚丙烯酰胺改性石墨烯(PAG)、十六烷基三甲基溴化銨改性石墨烯(CAG)和十二烷基苯磺酸鈉改性石墨烯(SAG)的傅立葉變換紅外對(duì)比示意圖。CAG和SAG在2919 cnT1 and 2850 cnT1的波段出現(xiàn)了亞甲基和甲基上的C-H伸縮振動(dòng)。且CAG在588 cnT1的波段分別出現(xiàn)了 C-Br鍵，SAG在1467 cnT1的波段出現(xiàn)了甲基上的C-H彎曲振動(dòng)，這表明CAG和SAG的成分中含有表面活性劑。PAG在722 cnT1的波段出現(xiàn)了 C-O伸縮振動(dòng)，在1413 cm-1的波段出現(xiàn)了 C-N伸縮振動(dòng)，這證明了 PAG中含有表面活性劑。CAG，PAG和SAG在1635 cnT1的波段均出現(xiàn)了 C=O伸縮振動(dòng)。
[0035]實(shí)施例4 測(cè)試1:
本發(fā)明吸附劑在處理廢水中酸性染料的應(yīng)用中，PH值的范圍較為寬泛，本發(fā)明對(duì)不同溶液PH的條件下剛果紅染料的去除率進(jìn)行對(duì)比，具體包括以下步驟:
(I)將聚丙烯酰胺改性的吸附劑(PAG)、十六烷基三甲基溴化銨改性的吸附劑(CAG)和十二烷基苯磺酸鈉改性的吸附劑(SAG)，分別添加至5組剛果紅染料初始濃度為200mg/L的水溶液中，每組水溶液的體積均為50mL ;所述吸附劑的用量分別為lg/L。
[0036](2)對(duì)上述各組水溶液進(jìn)行振蕩反應(yīng)，各組水溶液的振蕩反應(yīng)pH值分別為3，5，7，9和11，振蕩反應(yīng)溫度均為25°C，振蕩反應(yīng)轉(zhuǎn)速均為160 rpm，振蕩反應(yīng)時(shí)間均為4 h。
[0037](3)對(duì)上述振蕩反應(yīng)后的各組水溶液進(jìn)行固液分離，分離出負(fù)載有剛果紅染料的吸附劑，完成對(duì)水溶液中剛果紅的去除。
[0038]測(cè)定各組水溶液樣品中剛果紅染料的殘余量，結(jié)果如圖6所示。由圖6可見(jiàn)，隨著反應(yīng)溶液PH的增加，剛果紅染料的去除率降低，且不同改性石墨烯吸附劑對(duì)剛果紅的去除率從大到小依次為:聚丙烯酰胺改性的吸附劑(PAG)、十六烷基三甲基溴化銨改性的吸附劑(CAG)和十二烷基苯磺酸鈉改性的吸附劑(SAG)(實(shí)施例1-3)。
[0039]測(cè)試2
本發(fā)明可以用較小的吸附劑用量去除廢水中的堿性染料。對(duì)不同用量的吸附劑條件下剛果紅染料的去除率進(jìn)行對(duì)比，具體包括以下步驟:
(I)將聚丙烯酰胺改性的吸附劑(PAG)、十六烷基三甲基溴化銨改性的吸附劑(CAG)和十二烷基苯磺酸鈉改性的吸附劑(SAG)，分別添加至5組剛果紅染料初始濃度為200mg/L的水溶液中，每組水溶液的體積均為50mL ;所述吸附劑的用量分別為0.2 g/L，0.5 g/L，I g/L, 2 g/L,4 g/L。
[0040](2)對(duì)上述各組水溶液進(jìn)行振蕩反應(yīng)，各組水溶液的溫度均為25°C，振蕩反應(yīng)轉(zhuǎn)速均為160 rpm,振蕩反應(yīng)時(shí)間均為4 h。
[0041](3)對(duì)上述振蕩反應(yīng)后的各組水溶液進(jìn)行固液分離，分離出負(fù)載有剛果紅染料的吸附劑，完成對(duì)水溶液中剛果紅染料的去除。
[0042]測(cè)定各組水溶液樣品中剛果紅染料的殘余量，結(jié)果如圖7所示。由圖7可見(jiàn)，當(dāng)吸附劑用量增加到0.05 g時(shí)，剛果紅染料的去除率也隨之增加。當(dāng)吸附劑用量繼續(xù)增加時(shí)，剛果紅染料的去除率基本保持不變，即吸附達(dá)到飽和。本發(fā)明聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基苯磺酸鈉改性的石墨烯(實(shí)施例1-3)，當(dāng)吸附劑的用量為0.05 g時(shí)，剛果紅染料的去除率分別達(dá)到97.8%，92.9%和69.9%。
[0043]測(cè)試3
利用實(shí)施例1中制得的改性石墨烯吸附劑去除水溶液中的剛果紅，本發(fā)明對(duì)不同溶液PH的條件下剛果紅染料的去除率進(jìn)行對(duì)比，具體包括以下步驟:
(I)將聚丙烯酰胺改性的吸附劑(PAG)、十六烷基三甲基溴化銨改性的吸附劑(CAG)和十二烷基苯磺酸鈉改性的吸附劑(SAG)，分別添加至10組剛果紅染料初始濃度為200mg/L的水溶液中，每組水溶液的體積均為50 mL ;所述吸附劑的用量分別為I g/L。
[0044](2)對(duì)上述各組水溶液進(jìn)行振蕩反應(yīng)，各組水溶液的溫度均為25°C，振蕩反應(yīng)轉(zhuǎn)速均為 160 rpm，振蕩反應(yīng)時(shí)間分別為 0.1 h、0.2 h、0.5 h、l h、1.5 h、2 h、4 h、6 h、8 h 和12 h0
[0045](3)對(duì)上述振蕩反應(yīng)后的各組水溶液進(jìn)行固液分離，分離出負(fù)載有剛果紅染料的吸附劑，完成對(duì)水溶液中剛果紅染料的去除。
[0046]測(cè)定各組水溶液樣品中有機(jī)污染物剛果紅的殘余量，結(jié)果如圖8所示。由圖8可見(jiàn)，吸附反應(yīng)在2h后達(dá)到平衡，隨后緩慢上升，最后達(dá)到飽和吸附。因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，吸附反應(yīng)的接觸時(shí)間一般不能少于2 h。且不同改性石墨烯吸附劑對(duì)剛果紅的去除速率從大到小依次為:聚丙烯酰胺改性的吸附劑(PAG)、十六烷基三甲基溴化銨改性的吸附劑(CAG)和十二烷基苯磺酸鈉改性的吸附劑(SAG)(實(shí)施例1-3)。同樣以實(shí)施例1中制備的氧化石墨烯(GO)作為對(duì)比樣，應(yīng)用時(shí)的操作步驟與上述應(yīng)用步驟相同，其對(duì)剛果紅的去除率效果如圖8所示，由圖8可見(jiàn)，改性石墨烯吸附劑的吸附速率明顯高于氧化石墨烯的吸附速率。
[0047]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種改性石墨烯吸附劑的制備方法，其特征在于，將氧化石墨烯超聲分散后加入羥基鋁和表面活性劑，充分?jǐn)嚢韬笤偌尤脒€原劑，充分反應(yīng)后將得到的黑色絮狀沉淀進(jìn)行抽濾、洗滌和干燥，得到改性石墨烯吸附劑；所述表面活性劑包括聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化銨或十二烷基苯磺酸鈉中的一種以上。
2.如權(quán)利要求1所述的改性石墨烯吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將氧化石墨烯分散在水中，通過(guò)超聲分散后制得氧化石墨烯懸浮液； (2)在步驟(I)得到的氧化石墨烯懸浮液中加入羥基鋁和表面活性劑，充分?jǐn)嚢瑁耆磻?yīng)后得到反應(yīng)溶液； (3)將步驟(2)得到的反應(yīng)溶液加熱至80°C?85°C，加入還原劑，充分反應(yīng)后得到黑色絮狀沉淀；所述還原劑為硼氫化鈉、硼氫化鉀中的至少一種；所述還原劑的質(zhì)量為氧化石墨烯質(zhì)量的9?11倍； (4)將步驟(3)后得到的黑色絮狀沉淀進(jìn)行抽濾、洗滌和干燥，得到改性石墨烯吸附劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性石墨烯吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述超聲分散的時(shí)間為30min?60min ;所述氧化石墨烯懸浮液的濃度為4mg/mL?6mg/mL。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性石墨烯吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述表面活性劑包括聚丙烯酰胺(PAM)，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)中的一種以上；所述羥基鋁、氧化石墨烯與表面活性劑的質(zhì)量比為2: 3: (8?10);所述反應(yīng)具體為在60°C?65°C條件下反應(yīng)3h?5h,得到反應(yīng)溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性石墨烯吸附劑的制備方法，其特征在于，所述羥基鋁的制備方法如下: 在機(jī)械攪拌的條件下，將氫氧化鈉溶液滴加到三氯化鋁溶液中，反應(yīng)完全后靜置3天，得到羥基鋁溶液，其中所述氫氧化鈉與三氯化鋁的質(zhì)量比為(0.5?I): I。
6.權(quán)利要求1飛任一項(xiàng)所述制備方法制備得到一種改性石墨烯吸附劑，其特征在于，所述改性石墨烯吸附劑包含石墨烯、羥基鋁和表面活性劑，其中所述羥基鋁、氧化石墨烯與表面活性劑的質(zhì)量比為2: 3: (8?10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改性石墨烯吸附劑，其特征在于，所述羥基鋁通過(guò)化學(xué)鍵作用插入層狀的氧化石墨烯邊緣或表層；所述羥基鋁通過(guò)化學(xué)鍵作用鑲嵌在層狀的氧化石墨烯的邊緣或表層。
8.權(quán)利要求6所述的改性石墨烯吸附劑的應(yīng)用于含酸性染料廢水的處理。
9.權(quán)利要求6所述的改性石墨烯吸附劑的應(yīng)用于去除含酸性染料水溶液中的剛果紅。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的改性石墨烯吸附劑的應(yīng)用，其特征在于，所述去除含酸性染料水溶液中的剛果紅，具體步驟如下: 每升含酸性染料水溶液中加入I g?2 g改性石墨烯吸附劑；在吸附過(guò)程中，控制含酸性染料水溶液的溫度為20°C?50°C，充分吸附并振蕩至反應(yīng)完全后，利用濾膜對(duì)吸附后的余液進(jìn)行過(guò)濾，完成對(duì)含酸性染料水溶液中剛果紅的去除。
【文檔編號(hào)】B01J20/22GK103949218SQ201410161737
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】羅漢金, 吳艷, 王侯 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)