[发明专利]一种离子-氧化石墨烯脱色剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种离子‑氧化石墨烯脱色剂的制备方法，包括以石墨烯粉末、硝酸钠等原料制备氧化石墨烯薄膜，将氧化石墨烯薄膜制备为氧化石墨烯悬浊液，将氧化石墨烯悬浊液与金属盐溶液的混合液干燥制备得到离子‑氧化石墨烯脱色剂等步骤。本发明离子‑氧化石墨烯脱色剂的制备方法制备的脱色剂为膜形态，其表面结构为具有隆起沟壑的非平滑结构，剖面结构主要为无序叠加结构，非传统的平面叠加结构。本发明制备的离子‑氧化石墨烯脱色剂脱色工艺简单、存储方便，投放于污水中后，在污水中分散为悬浊液，然后将污水加热到60~80℃，离子‑氧化石墨烯脱色剂可以在水中团聚后通过过滤实现快速、方便的固液分离，达到高效的污水脱色效果。

技术领域

本发明涉及污水脱色剂技术领域，具体是一种离子-氧化石墨烯脱色剂的制备方法。

背景技术

我国的工业生产在近几十年得到了快速的发展，近些年环境保护得到了良好的推进，但是水污染问题依旧严峻，仍有大量污水处理设施的出水达不到国家排放标准，其余未处理的污水则直接排入江河湖泊中，致使我国的水环境遭受了严重污染和破坏；此外，城镇生活污水的排放量也随着城镇建设与发展呈递增的趋势。

现有污水处理方法一般采用“物化沉淀(或气浮)+厌氧(或兼氧)+好氧+物化沉淀”的组合工艺，不仅通过絮凝有效去除40％以上的COD和其它如悬浮物、氨氮等，同时，具有一定的脱色作用。虽然焦化废水、印染废水、造纸废水等在生化出水后多项指标均可达到国家排放标准，但是水的色度依旧存在，难以达标。因此需要专门的污水脱色剂用于污水的脱色处理，而现有污水脱色剂大多脱色效果差，脱色效率低，且工艺复杂，使用不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种脱色工艺简单、存储方便并具有高效的污水脱色效果的离子-氧化石墨烯脱色剂的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种离子-氧化石墨烯脱色剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将0.5g石墨烯粉末和0.5g硝酸钠混合后，加入20～25mL浓硫酸中，在0～2℃的冰水混合液浴环境下搅拌10～20分钟，然后加入4g高锰酸钾，在0～2℃的冰水混合液浴环境下搅拌30～40分钟后，移至40℃的水浴环境下再搅拌90～100分钟，再加入50mL去离子水，室温搅拌10～20分钟后，先加入浓度为29～32％的双氧水6mL，再加入50mL去离子水，之后用去离子水清洗至pH值为6.9～7.2，此后在干燥箱中40～45℃干燥24小时以上，形成氧化石墨烯薄膜；

(2)将氧化石墨烯薄膜溶解于去离子水中，溶解比例为7～8g氧化石墨烯薄膜溶解于1L水中，搅拌30～40分钟后在20～25℃的水浴环境下超声60～70分钟，使得氧化石墨烯在去离子水中均匀分散，得到氧化石墨烯悬浊液；

(3)配制0.1～0.3mol/L的高价金属盐溶液，将氧化石墨烯悬浊液与金属盐溶液以3:20的体积比混合，得到混合液，再将混合液在空气干燥箱中30～50℃干燥后，得到离子-氧化石墨烯脱色剂。

本发明制备的离子-氧化石墨烯脱色剂投放于污水中后，在污水中分散为悬浊液，然后将污水加热到60～80℃，离子-氧化石墨烯脱色剂可以在水中团聚后通过过滤实现快速、方便的固液分离，达到高效的污水脱色效果。

本发明制备的离子-氧化石墨烯脱色剂脱色的主要机理为：氧化石墨烯在水中分散后形成氧化石墨烯悬浊液，氧化石墨烯上的羧基等亲水基团具有亲水特征，在水中形成负电位羧基(COO^-)基团，加入高价金属盐溶液后，高价金属离子与氧化石墨烯上的负电位羧基基团结合，形成带电荷的离子-氧化石墨烯，带电荷的离子-氧化石墨烯将污水的色素吸附在离子-氧化石墨烯上。当离子-氧化石墨烯悬浊液加热后，离子-氧化石墨烯在水中的热运动增加，离子-氧化石墨烯上的正电荷与负电荷在加速的热运动过程中相互吸引，由离子-氧化石墨烯悬浊液形成离子-氧化石墨烯絮状结构，该离子-氧化石墨烯絮状结构可通过过滤从水中分离，从而实现吸附色素后的离子-氧化石墨烯与水的分离。