[发明专利]一种重金属吸附剂及其制备

说明书

一种重金属吸附剂，包括由石墨烯和纳米氧化镁复合合成的复合物；其中：复合物中石墨烯的含量为0.1％‑10％，纳米氧化镁的粒径为10nm‑100nm。所述重金属吸附剂的制备方法：包括石墨的氧化、氧化石墨烯的制备、氧化石墨烯的还原、纳米氧化镁前驱体的复合物的制备、石墨烯、氧化镁前驱体复合物的煅烧。本发明制备的复合物具有优异的重金属吸附性能；同时本发明所述重金属吸附剂的制备工艺简单易行，适于工业化生产。

技术领域

本发明属于重金属离子的吸附与稳定技术，尤其是涉及一种重金属吸附剂及其制备。

背景技术

近年来，我国重金属污染事件频发。重金属元素化学性质稳定，伴随着工业的快速发展和城市化进程的加快，我国的重金属污染越来越严重，大量的重金属排入土壤及河流、湖泊和海洋中，并通过水、气、固废等多种途径在环境中长期积累，食物链逐级富集，最终进入人体累积，使得留在人体的重金属含量成倍放大，对经济发展、对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。

高活性纳米环境净化剂与生产工艺的开发是环保产业可持续发展的重要支撑。纳米氧化镁具有比表面积大、表面活性高，对重金属离子有很强的吸附能力，同时，纳米氧化镁表面具有镁空位和氧空位等缺陷位能吸附一些金属形成原子团簇，并且金属与缺陷位吸附作用很强，甚至可以改变金属团簇的化学性能，在重金属污染治理和环境保护领域呈现出独特优势和应用前景。石墨烯作为一种新型二维碳材料，具有比表面积大、吸附性能强、抗辐射性能好等优点，在替代传统的吸附剂方面展现了良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重金属吸附剂及其制备，解决现有技术存在的问题。

一种重金属吸附剂，包括由石墨烯和纳米氧化镁复合合成的复合物，所述石墨烯的重量百分比为0.1％～10％，所述纳米氧化镁的粒径为10nm～100nm。

一种重金属吸附剂的制备，主要包括以下步骤：

S1.化学氧化法制备氧化石墨；

S2.将步骤S1制备的氧化石墨置于超声清洗器内超声2h，得到氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中加入硼氢化钠溶液，再依次加入可溶性镁盐溶液、柠檬酸溶液搅拌；

S3.在搅拌下将溶液加热至80℃，2-3h后溶液先变成溶胶，继续搅拌1-2h后变成凝胶；

S4.将步骤S3得到凝胶放入马弗炉中，150℃下发泡2h；然后在空气气氛下450-600℃煅烧1-3h。

进一步的，步骤S2中柠檬酸与可溶性镁盐的摩尔比为1：1。

进一步的，步骤S1中所述化学氧化法制备氧化石墨主要包括以下步骤：

S11.在冰水浴条件下，向容器中加入浓硫酸，磁力搅拌，待温度降低至4℃以下后，加入鳞片石墨粉，并快速搅拌至分散均匀；

S12.再加入硝酸钠，保持搅拌的情况下再缓慢加入高锰酸钾，控制反应温度不超过4℃，搅拌2h；

S13.再将混合物温度升至35℃反应30分钟，然后缓慢加入蒸馏水，控制温度在60℃，溶液变为黄褐色；

S14.搅拌反应1h后加入30％(v/v％)的双氧水直到混合物变成亮黄色；

S15.然后用稀硫酸与双氧水的混合液以及盐酸反复洗涤、最后用蒸馏水洗涤几次，使pH为7，得到的黄褐色沉淀在50℃的真空干燥箱中充分干燥。

进一步的，步骤S2中所述氧化石墨：硼氢化钠：可溶性镁盐：柠檬酸的质量比为1:1-4:50-1000:50-1000。

进一步的，所述鳞片石墨粉、硝酸钠、高锰酸钾、硫酸质量比为2:1-3:3-6:50-80。