[发明专利]一种快速沉降污水处理剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种快速沉降污水处理剂及其制备方法，包括如下步骤制成：步骤S1、制得化合物a；步骤S2、制得修饰泡沫氧化石墨烯；步骤S3、将修饰泡沫氧化石墨烯和化合物a混合后加入苯，升温至110℃，回流反应24h，反应结束后冷却至室温，依次用苯、二甲基亚砜和无水乙醇洗涤三次，之后在55℃下干燥10h，制得改性泡沫石墨烯；步骤S4、将改性泡沫石墨烯制成石墨烯衍生物；步骤S5、将石墨烯衍生物加入乙腈中，制成污水处理剂；通过引入化合物a，能够在不改变形状的条件下改变其空间体积，容纳更多的分子或离子，能够用于吸附小分子有机污染物，而且引入了铁盐能够作为无机絮凝剂，对污水进行处理。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种快速沉降污水处理剂及其制备方法。

背景技术

目前，重金属废水处理方法主要有三类：第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。

近年来，石墨烯及其复合物作为高效吸附剂在水处理领域被广泛研究，石墨烯作为一种新型碳纳米材料具有比表面积大、化学性能稳定，可用作吸附剂材料，但是石墨烯片层间易发生团聚和堆叠，这就降低了其有效面积，限制了石墨烯的应用潜能，而且如何赋予石墨烯处理剂多种处理性能是急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种快速沉降污水处理剂及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种快速沉降污水处理剂的制备方法，包括如下步骤制成：

步骤S1、将咪唑和氢氧化钠加入二甲基亚砜中，55-60℃下匀速搅拌1h，之后缓慢滴加1，2-二氯乙烷，滴加结束后保温继续搅拌2h，搅拌结束后冷却至室温，之后加入去离子水中，在0-5℃下冷藏10h，重结晶，用去离子水抽滤，之后烘干，制得化合物a，控制咪唑、氢氧化钠、1，2-二氯乙烷和二甲基亚砜的用量比为4.3-4.5g∶2g∶2.5-2.8mL∶10mL；

步骤S1中碱性条件下，咪唑和1，2-二氯乙烷反应，生成化合物a，结构如下所示：

步骤S2、将泡沫氧化石墨烯加入去离子水中，匀速搅拌15min后制得分散液，备用；将(3-氯丙基)三乙氧基硅烷加入无水乙醇中，匀速搅拌5min后加入分散液中，超声并搅拌30min，滴加质量分数10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4-5，50℃下保温反应2h，之后升温至65℃，继续反应2h，反应结束后冷却至室温，离心、洗涤，除去未反应(3-氯丙基)三乙氧基硅烷，制得修饰泡沫氧化石墨烯，控制泡沫氧化石墨烯和去离子水的用量比为0.1-0.2g∶20mL，(3-氯丙基)三乙氧基硅烷和无水乙醇的用量比为1g∶20mL，泡沫氧化石墨烯和(3-氯丙基)三乙氧基硅烷的重量比为1∶10；

步骤S2中通过硅烷偶联剂(3-氯丙基)三乙氧基硅烷对泡沫氧化石墨烯表面进行修饰，(3-氯丙基)三乙氧基硅烷水解后与石墨烯表面羟基缩合，进而对石墨烯表面进行修饰，制得修饰泡沫氧化石墨烯，修饰结构如下所示：

步骤S3、将修饰泡沫氧化石墨烯和化合物a混合后加入苯，升温至110℃，回流反应24h，反应结束后冷却至室温，依次用苯、二甲基亚砜和无水乙醇洗涤三次，之后在55℃下干燥10h，制得改性泡沫石墨烯，控制修饰泡沫氧化石墨烯、化合物a和苯的用量比为5g∶5g∶100mL；

步骤S3中修饰泡沫氧化石墨烯和化合物a反应，生成改性泡沫石墨烯，在石墨烯表面进入化合物a结构，结构如下所示：