[发明专利]一种石墨烯基海绵及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及环保材料技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯基海绵及其制备方法和应用。本发明的一种石墨烯基海绵的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯的分散液和聚氨酯海绵的混合物进行超声处理，得到负载有氧化石墨烯的聚氨酯海绵；再将所述负载有氧化石墨烯的聚氨酯海绵进行加热处理；所述加热处理的温度为140～220℃，所述加热处理的时间为5～20h。本发明石墨烯基海绵的制备方法绿色无毒，环境友好，操作简单，得到的石墨烯基聚氨酯海绵材料具有优异的亲油疏水性能，且再生之后能够多次重复利用，对含有油类物质和/或有机溶剂的污水具有很好的处理效果。

技术领域

本发明涉及环保材料技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯基海绵及其制备方法和应用。

背景技术

水体中油类污染的主要来源是人类活动，自上世纪初以来，石油已经成为人类最主要的能源之一，石油的生产量和消费量迅速提高。石油产品运输过程中导致船舶溢油污染，特别是特大船舶溢油污染的风险增大。漂浮在水体表面的油类污染物会影响空气与水体界面间的氧交换；分散于水中的有可被微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧，使水质恶化。其中，石油类化合物含芳烃类，虽然较烷烃类少，但其毒性要大的多，可经水生生物富集后危害人体健康。

目前，含油污水的治理措施主要分为物理法、化学法和生物法三大类，其中生物法处理速度较慢，且不适合处理浓度较高的含油污水，主要作为辅助手段，而化学法添加的各种化学药剂容易造成二次污染，物理吸附法由于高效、快速、无毒且无二次污染等特点而具有良好的应用前景。传统的吸油材料一般吸油容量小、保油能力低、油水选择性差；此外，这些吸油材料的疏水性能通常不够，回收浮油的同时也会吸走水分，有时甚至还会因吸水过多而沉入水底，给回收工作带来麻烦。可见，理想的吸油材料必须具备良好的疏水性能，因此，开发具有超疏水的吸油材料十分必要。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明涉及一种石墨烯基海绵的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯的分散液和聚氨酯海绵的混合物进行超声处理，得到负载有氧化石墨烯的聚氨酯海绵；再将所述负载有氧化石墨烯的聚氨酯海绵进行加热处理；

所述加热处理的温度为140～220℃，所述加热处理的时间为5～20h。

本发明石墨烯基海绵的制备方法绿色无毒，环境友好，操作简单，得到的石墨烯基聚氨酯海绵材料具有优异的亲油疏水性能，且再生之后能够多次重复利用。

根据本发明的另一个方面，本发明还涉及所述的石墨烯基海绵的制备方法制备得到的石墨烯基海绵。

本发明得到的石墨烯基海绵的水相的静态接触角可达150°，具有优异的疏水性能，当海绵达到吸附饱和以后通过挤压的方式再生，再生后的海绵可重复利用。

根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种污水的处理方法，采用如上所述的石墨烯基海绵；

所述污水中包含油类物质和/或有机溶剂。

本发明得到的石墨烯基海绵具有优异的亲油疏水效果，对含有油类物质和/或有机溶剂的污水具有很好的处理效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明将氧化石墨烯的分散液和聚氨酯海绵混合并进行超声处理，使得氧化石墨烯均匀负载于聚氨酯海绵上，再经过高温还原即可得到石墨烯基海绵材料；该方法不添加化学还原剂，绿色无毒，环境友好，操作简单，得到的石墨烯基聚氨酯海绵材料具有优异的亲油疏水性能，且再生之后能够多次重复利用。

(2)本发明得到的石墨烯基海绵的水相的静态接触角可达150°，具有优异的疏水性能，当海绵达到吸附饱和以后通过挤压的方式再生，再生后的海绵可重复利用。

(3)本发明得到的石墨烯基海绵具有优异的亲油疏水效果，对含有油类物质和/或有机溶剂的污水具有很好的处理效果。