[发明专利]液相化学法制备氧化石墨烯所产生废酸的资源化方法

说明书

一种液相化学法制备氧化石墨(烯)所产生废酸的资源化方法。液相化学法制备氧化石墨(烯)所产生废酸的资源化方法，废酸均化，用耐酸泵将废酸注入均化池中均化；硫酸根资源化，按废酸中硫酸根离子的摩尔量加入沉淀剂，搅拌反应回收生石膏（CaSO4·2H2O）；锰离子资源化，加入无机碱调节pH值，形成锰的氢氧化物，再加入氧化剂，反应形成锰的氧化物，回收锰的氢氧化物或氧化物或二者混合物；经分离提纯，氯离子资源化，水循环再利用。石墨烯的制备方法主要分为物理方法和化学法，物理法主要包括微机械剥离法、高能球磨法等，此方法产率低，不适于大规模生产。本发明应用于氧化石墨(烯)清洁生产与废酸资源综合利用领域。

技术领域：

本发明涉及一种液相化学法制备氧化石墨烯所产生废酸的资源化方法。

背景技术：

石墨烯是一种具有二维平面结构的碳纳米材料，因其具有特殊的单原子层结构展现出 许多独特的物理化学性质，在能源、环境、电子、生物、医学、化学等领域得到了广泛的应用， 有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的热点前沿课题之一。石墨烯的制备方法主要分 为物理方法和化学法，物理法主要包括微机械剥离法、高能球磨法等，此方法产率低，不适 于大规模生产。化学法主要包括化学气相沉积法、晶体外延生长法、氧化还原法。其中，氧化 还原法也称为液相化学法，是将石墨用强酸氧化生成氧化石墨(烯)，然后进行还原生成石 墨烯。液相化学法目前应用较多的是Hummers 法，是氧化石墨(烯)规模化生产制备的主要 形式。但是，液相化学法在生产制备氧化石墨(烯)过程中会产生大量的废酸，以Hummers 法 为例，每生产1吨氧化石墨(烯)会产生5-20吨的废酸液，且含酸量高，对生态环境造成不可 逆转的污染问题，因此，严重制约了氧化石墨(烯)的大规模量产。

环境污染与资源短缺既是我国实施可持续发展战略优先考虑的重大课题，也是21世纪人类社会所面临的重大挑战。废酸作为一种重要的环境污染源，其综合治理再利用引起了人们的广泛关注。目前，废酸资源化处理技术主要有直接焙烧法、蒸发法、膜分离法、萃取法和化学转化法。这些方法在实际应用过程中各有优缺点，单一工艺过程很难满足实用要求，尤其是液相化学法制备氧化石墨(烯)过程中所产生的废酸液，不仅含酸量高，而且还含有大量的金属离子，如不对其进行妥善的综合处理，不仅会造成严重的环境污染，而且还会造成资源的极大浪费。针对于液相化学法制备氧化石墨(烯)所产生的废酸，仍没有行之有效的资源化综合处理技术，在我国尚属空白。

以Hummers 法为例，液相化学法制备氧化石墨(烯)过程中所产生废酸的主要成分是主要成分是水、硫酸、盐酸、硝酸、锰离子、钾离子、钠离子中的几种。根据这些组分的物化特性，本发明开发了一套简单易行的组合工艺方法，实现了废酸的资源化，回收生石膏和含氯复合盐；实现了锰离子的资源化，回收锰的氢氧化物或氧化物；实现了水的循环再利用。该工艺方法回收的产物可以作为电极材料、建筑材料、装饰材料及其它化工原材料，水可以循环再利用于氧化石墨(烯)生产线，整个工艺过程实现了闭合循环，符合清洁生产的基本要求。另外，该方法操作简单、工艺紧凑、易于控制、成本低廉、工艺过程绿色环保，具有推广应用的现实意义。

发明内容：

本发明的目的是提供一种液相化学法制备氧化石墨(烯)所产生废酸的资源化方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种液相化学法制备氧化石墨(烯)所产生废酸的资源化方法，其特征在于包括以下工 艺步骤：

（1）废酸均化：用耐酸泵将废酸注入均化池中均化；

（2）硫酸根资源化：回收生石膏（CaSO4·2H2O），将均化后的废酸泵送至反应沉淀池A 中，按废酸中硫酸根离子的摩尔量加入沉淀剂，搅拌反应形成生石膏，沉淀，上清液泵送至 反应沉淀池B，沉积物泵送至过滤设备，固液分离，滤液排入反应沉淀池B，滤饼干燥后所得 生石膏外销，用作建筑材料或装饰材料。