除率R( % )。
[0022]
其中Co和(mg/L)分別為重金屬離子在廢液中的初始濃度和吸附平衡后的殘留濃度， V為廢液體積，W為吸附劑的干重(g)。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具有以下有益效果:考慮到聚丙烯酸分子鏈上含有眾多的羧 基，且聚丙烯酸鈉與聚丙烯酰胺的交聯(lián)共聚物能形成互穿網(wǎng)絡(luò)凝膠，在凍融條件下甚至能 成為大孔網(wǎng)絡(luò)凝膠，本發(fā)明通過丙烯酰胺單體與丙烯酸鈉單體在石墨烯懸浮液中共聚接枝 氧化石墨烯，形成比表面積大且具有多羧基官能的大孔復(fù)合凝膠吸附材料。一般聚丙烯酸 鈉與聚丙烯酰胺的共聚物凝膠具有力學(xué)性能、機(jī)械強(qiáng)度和耐酸堿腐蝕性能差等缺點(diǎn)，限制 了其在水處理領(lǐng)域的重復(fù)利用，而氧化石墨烯恰好具有優(yōu)異的力學(xué)性能、機(jī)械強(qiáng)度和耐酸 堿腐蝕性等特點(diǎn)，是一種非常好的增強(qiáng)填充材料，因而氧化石墨烯的加入勢(shì)必能增大聚合 物凝膠在廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用的潛力。本發(fā)明所制得的氧化石墨烯復(fù)合凝膠對(duì)處理含 Pb2+和Cd2+廢水方面的有較好的應(yīng)用，且原料易得、成本低廉、制備方法比較簡單。 【附圖說明】 圖1是本發(fā)明中吸附劑在不同pH下對(duì)(a)Pb2+與(b)Cd2+離子廢液的吸附效果圖； 圖2是本發(fā)明中吸附劑對(duì)不同初始濃度的(a)Pb2+與(b)Cd2+離子廢液的吸附效果圖。 【具體實(shí)施方式】 下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。 實(shí)施例1 一種應(yīng)用于重金屬吸附的氧化石墨烯復(fù)合凝膠的制備方法，具體步驟如下： ① 用小燒杯稱取預(yù)制好的3 %wt氧化石墨稀水凝膠6.67g(含純氧化石墨稀200mg)加 30mL蒸餾水?dāng)嚢?~2min后置于超聲清洗儀中超聲分散30min,停止超聲后滴加濃氨水調(diào)節(jié) 懸浮液pH= 10.0~11.0; ② 用50mL量筒取預(yù)制好濃度0.388g/mL的丙烯酸鈉溶液13.0mL倒入小燒杯中，用 0. lmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至10.0~11.0范圍后加蒸餾水配成約40mL溶液； ③ 準(zhǔn)確稱量5.0g丙烯酰胺于小燒杯中加蒸餾水，并用玻璃棒攪拌使之充分溶解配成約 40透明溶液； ④ 將①、②、③所得液體在室溫下依次加入水浴裝置中的500mL三口燒瓶，開動(dòng)磁力子 攪拌以200rpm轉(zhuǎn)速使之混合均勻，通N 2除氧15~20min;⑤水浴升溫至30°C，準(zhǔn)確稱取 0.24gK2S20 8、0.04g N，N-亞甲基-雙丙烯酰胺分別配成20mL、10mL溶液，在N2氛圍下依次用 滴液漏斗緩慢加入到三口燒瓶中，加畢升溫至45°C反應(yīng)lh，當(dāng)混合物粘度明顯增大成凝膠 后升溫至60°C保溫1~2h得到黑色塊狀聚合物水凝膠； ⑥ 取出黑色塊狀聚合物剪成小立方塊狀后用蒸餾水浸泡3天，期間換水5次以出去小分 子和其他水溶性雜質(zhì)； ⑦ 將上一步得到的產(chǎn)物經(jīng)冷凍干燥和60°C真空干燥24~48h得到氧化石墨烯復(fù)合凝膠 吸附劑，研磨成細(xì)顆粒后備用。 用實(shí)施例1得到的氧化石墨烯復(fù)合凝膠吸附劑對(duì)Pb2+和Cd2+進(jìn)行吸附去除實(shí)驗(yàn)。 準(zhǔn)確稱取13份0.05g實(shí)施例1中制備好的氧化石墨烯復(fù)合凝膠吸附劑分別加入到13個(gè) 250mL 圓底燒瓶里，再依次加入 ρΗ= 2·0,3·0,3·5,4·0,4·5,5·0, C〇 = 200mg/L 的 Pb(N03) 2溶 液 lOOmL 與 pH = 2 ·0,3·0,3·5,4·0,4·5,5·0,5·5, C〇 = 72mg/L 的 Cd(N03)2 溶液 100mL(溶液的 pH用濃度均為0.05mol/L的HN〇3和NaOH溶液調(diào)節(jié)），在25±2°C的水浴鍋中，磁力子轉(zhuǎn)速為 120r pm條件下吸附2 4h后，用中速濾紙?jiān)诼┒分羞^濾，棄去前面約1 OmL濾液，從后面收集的 濾液中取5mL中稀釋10倍，用火焰原子吸收光譜儀(AA6300C，日本島津)測(cè)定吸附后Pb 2+和 Cd2+離子的殘余濃度。結(jié)果如圖1所示:氧化石墨烯復(fù)合凝膠對(duì)Pb2+離子的吸附量和去除率， 在pH= 2.0~5.0范圍內(nèi)均隨pH的增大而增大，并且在pH=4.0，4.5均取得了較好的效果，吸 附量分別為355.6和366.7mg/g，對(duì)應(yīng)的去除率分別為88.9%和91.2%，而pH=5.0的效果更 顯著，很可能部分要?dú)w因于Pb 2+的沉淀作用，因 pH = 5.0時(shí)Pb(N03)2溶液已出現(xiàn)部分混濁現(xiàn) 象；同樣氧化石墨烯復(fù)合凝膠對(duì)Cd 2+離子的吸附去除效果在pH= 2.0~5.0范圍內(nèi)隨pH的增 大而增大，且在pH=4.0，4.5，5.0有著很接近的吸附去除效果，在pH= 5.0時(shí)對(duì)Cd2+離子的吸 附量和去除率分別為105.5mg/g和73.26%。 依次準(zhǔn)確稱取8份0.08g與6份0.12g實(shí)施例1中制備的氧化石墨烯復(fù)合凝膠吸附劑分別 加入到濃度為20，50，100，200，250，300，350，400mg/L各100mL的Pb(N03) 2溶液與濃度分別為 44 · 7，89 · 4，134 · 1，178 · 8，223 · 5，268 · 2mg/L各 100mL的Cd(N03)2溶液中，置于250mL瓶里，在 磁力子轉(zhuǎn)速120rpm，水浴溫度25°C下吸附20h，達(dá)到吸附平衡后取上清液稀釋后用原子吸收 光譜儀測(cè)定Pb 2+與Cd2+離子殘余濃度。結(jié)果如圖2所示:氧化石墨烯復(fù)合凝膠吸附劑適合處 理濃度低于250mg/L的Pb 2+與濃度低于50mg/L的Cd2+，其去除率均在90%以上，且對(duì)Pb2+的吸 附去除效果明顯優(yōu)于對(duì)Cd 2+離子的吸附去除效果。 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā) 明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫 離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要 求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種應(yīng)用于重金屬吸附的氧化石墨烯復(fù)合凝膠的制備方法，其特征在于：以丙烯酸 鈉、丙烯酰胺為單體，氧化石墨烯為添加劑，過硫酸鉀為引發(fā)劑，N，N-亞甲基-雙丙烯酰胺為 交聯(lián)劑，去離子水為溶劑，經(jīng)懸浮聚合反應(yīng)制得用于重金屬離子吸附的氧化石墨烯復(fù)合凝 膠。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于重金屬吸附的氧化石墨烯復(fù)合凝膠的制備方法，其特 征在于:將氧化石墨烯、丙烯酸鈉和丙烯酰胺混合水液體在犯氛圍中，加入過硫酸鉀和N，N-亞甲基-雙丙烯酰胺，在45~60°C范圍內(nèi)反應(yīng)2~3h得到塊狀復(fù)合水凝膠產(chǎn)物，將復(fù)合水凝 膠產(chǎn)物經(jīng)冷凍干燥和真空干燥得到大孔網(wǎng)狀聚合物氧化石墨烯復(fù)合凝膠。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于重金屬吸附的氧化石墨烯復(fù)合凝膠的制備方法，其特 征在于:所述丙烯酰胺與丙烯酸鈉的質(zhì)量比為1:4~1:1，氧化石墨烯、過硫酸鉀和N，N-亞甲 基-雙丙烯酰胺分別占總質(zhì)量比的0.5~2%，1.2~2.4%和0.4~1 %，所用水均為蒸餾水， pH在9.0~11.5范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于重金屬吸附的氧化石墨烯復(fù)合凝膠的制備方法。以丙烯酸鈉、丙烯酰胺為單體，氧化石墨烯水凝膠為添加劑，過硫酸鉀為引發(fā)劑，N,N-亞甲基-雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，去離子水為反應(yīng)溶劑，將氧化石墨烯、丙烯酸鈉和丙烯酰胺混合水液體在N2氛圍中，加入過硫酸鉀和N,N-亞甲基-雙丙烯酰胺，在45～60℃范圍內(nèi)反應(yīng)2～3h得到塊狀復(fù)合水凝膠產(chǎn)物，將復(fù)合水凝膠產(chǎn)物經(jīng)冷凍干燥和真空干燥得到大孔網(wǎng)狀聚合物氧化石墨烯復(fù)合凝膠。本發(fā)明所制得的氧化石墨烯復(fù)合凝膠對(duì)處理含Pb2+和Cd2+廢水方面的有較好的應(yīng)用，成本低廉、制備方法比較簡單。
【IPC分類】C08F292/00, C02F101/20, C08F2/18, B01J20/30, C08F222/38, C02F1/28, C08F220/56, C08J9/28, C02F1/62, C08F220/06, B01J20/26
【公開號(hào)】CN105601850
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610156012
【發(fā)明人】張帆, 賀盛福, 張燦
【申請(qǐng)人】吉首大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日