[发明专利]铜基三维石墨烯材料及利用其处理偏二甲肼废水的方法

说明书

技术领域

本发明是一种废水处理领域，具体地说是一种铜基三维石墨烯材料及利用其处理偏二甲肼废水的方法。

背景技术

偏二甲肼是一种无色的易燃、易挥发、易爆、有毒液体，属于三级中等毒性。偏二甲肼作为液体火箭发动机的燃料被广泛应用于卫星、飞船等航天器的发射试验，尽管未来火箭推进剂选择向更环保的趋势发展(例如液氢、煤油)，但由于技术不成熟，偏二甲肼/四氧化二氮仍将执行相当长一段时间的发射任务。在航天器发射、发动机试车以及槽车、贮罐清洗等过程中，经常产生大量的偏二甲肼废水。由于偏二甲肼具有高毒、易挥发的特性，偏二甲肼废水若不处理直接排放，将严重污染生态环境，危害人们健康，其所引发的污染已成为日益关注的环境问题。

现行处理方法

1.1自然净化法

水中偏二甲肼及其有害分解物在有自然氧和光照条件下(pH＝8～9)，可被分解，使污水得以净化。在污水中加入1mol/L Cu²⁺，作为催化剂可大大提高净化周期和净化效果。污水每个跌水部分形成水膜垂直下流，造成湍流，使污水挟带大量空气，增加了溶解氧的含量；再者，污水沿坡面形成3～5mm厚的水膜顺坡而下，减少水深，提供了阳光照射的良好条件。该方法是一种有效、经济、适用、简便、节能的污水处理方法。其缺点是：处理时间较长，对溶解氧和光照条件要求较高，污水处理池上方会有少量氨气和肼类挥发物。

1.2臭氧-紫外线-活性炭法

利用臭氧氧化作用、活性炭吸附作用和紫外线光化学作用，在紫外光照射和活性炭催化作用下，废水中污染物与臭氧发生一系列化学反应，产生氧化降解，变成有毒或低毒物质，从而达到催化目的。该方法的优点有：分解有害物彻底；耗时短，处理简单，便于操作；处理后污水可直接排放。但是，该方法只能处理低浓度污水，耗水量大，效率低，而且设备建设、管理和维护费用较高。

1.3氯化法

氯化法就是使用次氯酸盐对偏二甲肼进行中和的方法。这种方法常用在偏二甲肼发生泄漏时的污水处理。实验研究表明，氯化法不适用于高浓度的偏二甲肼污水处理。在次氯酸盐处理高浓度的偏二甲肼污水过程中会产生很多有毒的物质，放出具有刺激性的气体，而且整个反应过程缓慢。在处理低浓度的偏二甲肼时必须使用过量的次氯酸盐才可以使得处理后的液体达到国家规定的排放标准。在采用氯化法处理偏二甲肼时生成很多亚硝酸胺，这些亚硝酸铵会对环境造成二次污染，严重危害人体健康。因此氯化法在今后的发展中并不具备优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜基三维石墨烯材料及利用其处理偏二甲肼废水的方法，解决偏二甲肼废水处理过程中带来的环境污染问题。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种铜基三维石墨烯材料，包括：

制备氧化石墨烯原液；

在氧化石墨烯原液中加入铜盐混合得到混合液；

对混合液进行超声处理；

对混合液进行恒温加热；

脱水形成铜基三维石墨烯材料。

优选地，所述制备氧化石墨烯原液，包括利用石墨粉及氧化剂混合并在冰浴控制体系中搅拌均匀；

然后在油浴中反应，然后冷却；

加入双氧水并搅拌均匀，使溶液由紫红色变为黄色，静置；

加入浓盐酸，透析得到氧化石墨烯原液。

优选地，所述氧化剂为高锰酸钾粉末以及浓硫酸和浓磷酸的混合液。优选地，浓硫酸和浓磷酸按照9:1的体积比例混合；所述冰浴控制体系的温度为20℃。

所述加入浓盐酸之后，还包括：

超声处理；

离心处理，并用去离子水将下层沉淀洗出；

超声处理，然后再次离心处理取上层液，之后再透析。

优选地，所述铜盐为氯化铜粉末或溶液。

优选地，在氧化石墨烯原液中加入铜盐混合，同时还加入抗坏血酸。

优选地，所述恒温加热的温度为160-200℃，并且持续20-30小时。

优选地，所述脱水，包括加入去离子水洗涤，然后进行冷冻干燥脱水，并持续45-50小时。

一种处理偏二甲肼废水的方法，包括在偏二甲肼溶液中加入所述铜基三维石墨烯材料，置于避光环境中搅拌，静置一段时间后进行紫外灯照射或太阳光照。