[发明专利]海藻酸钠-水滑石-石墨烯凝胶球吸附水体中有机污染物PAP的去除

说明书

本发明提供一种海藻酸钠‑水滑石‑石墨烯凝胶球在去除水体中有机污染物PAP的方法，包括：将海藻酸钠‑水滑石‑石墨烯凝胶球加入到含有机污染物PAP的水体中，振荡吸附，即得。海藻酸钠表面具有不饱和离子和具有孤电子对的羧基、羟基等化学基团，一方面海藻酸钠的不饱和离子与有机污染物PAP发生离子交换反应；另一方面海藻酸钠表面的羧基、羟基等基团与对氨基苯酚PAP发生络合作用。海藻酸钠中加入了氧化石墨烯，不仅提高了凝胶球的机械强度和韧性，而且使得吸附剂内能与有机污染物PAP反应的官能团也增加了，所以去除率要比海藻酸钠凝胶球对PAP的去除率高。步骤简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明属于有机污染物PAP吸附领域，特别涉及海藻酸钠-水滑石-石墨烯凝胶球吸附水体中有机污染物PAP的去除。

背景技术

对氨基苯酚(PAP)是一种应用广泛的精细化工中间体，主要用于医药、橡胶、染料、影印和石油等行业。PAP经乙酰化可制得解热镇痛药物——扑热息痛，并可作塑料单体的阻聚剂、橡胶防老剂及硫化、偶氮毛皮染料中间体和显影剂等。目前，国内常用硝基苯催化氢化法生产PAP，每生产1t PAP将产生约10t废水，且废水浓度高、毒性大、难以生化降解，若不进行有效治理而将其排放，会严重污染环境，危害人体健康。

海藻酸钠(SA)有溶解性、无毒性、增稠性、成膜性、可降解性和凝胶性等性质，分子链每个糖单体中均含有游离的羧基，性质活泼，是阴离子聚电解质中的一种，且糖单体中的游离羧基可与金属离子发生交换，可用来吸附废水溶液中的金属离子或有机燃料。利用SA的凝胶性质，将吸附剂，如碳纳米管、膨润土、活性炭等包埋进海藻酸钠凝胶球中，用于去除水中的污染物，提高回收利用率。有学者在碳纳米管/海藻酸钙复合纤维吸附水中铜离子，海藻酸钠/碳纳米管复合凝胶球吸附甲基橙或甲基蓝。而石墨烯碳材料作为一种新型的环保材料也被应用在污水处理技术中。但现有的包埋氧化石墨烯的海藻酸钠凝胶球仍存在吸附时间长、吸附能力不足的问题，难以满足突发性的对氨基苯酚污染事故的应急快速处置要求。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种新型海藻酸钠-水滑石-石墨烯凝胶球，以满足快速、高效去除水体中有机污染物PAP的要求，避免PAP污染的大幅扩散。该凝胶球的制备方法简单、高效，特别是对PAP、PNP(4-硝基苯酚)等含酚废水具有较高的吸附效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种海藻酸钠-水滑石-石墨烯凝胶球，包括：

海藻酸钠凝胶球；

以及包埋在所述海藻酸钠凝胶球中的水滑石和石墨烯。

研究发现：氧化石墨烯包埋凝胶网络的过程中，易产生溶剂化层使得氧化石墨烯一部分活性位点被海藻酸钠分子所占据，与PAP分子间构成竞争吸附，导致氧化石墨烯吸附平衡时间延长、吸附效率下降。为此，本发明在海藻酸钠凝胶球中包埋一定量的水滑石，利用水滑石的层间离子的可交换性为包埋在凝胶网络内的氧化石墨烯提供更多的吸附通道，提高氧化石墨烯的吸附效率，另外，水滑石的层状结构在一定程度上还改善了凝胶网络中较为曲折的PAP分子扩散路径，缩短了吸附平衡时间，使凝胶球的机械强度得到加强。

优选的，所述凝胶球中海藻酸钠、水滑石、石墨烯的质量比为20：40～160：0.3～1.8。

本发明还提供了一种海藻酸钠-水滑石-石墨烯凝胶球的制备方法，包括：

将氧化石墨烯水溶液、海藻酸钠、水滑石混合均匀，形成海藻酸钠-水滑石-石墨烯混合液；

将上述混合液滴入CaCl₂溶液中，固化，即得海藻酸钠-水滑石-石墨烯凝胶球。

优选的，所述海藻酸钠、水滑石、石墨烯的质量比为20：40～160：0.3～1.8。