一種改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法，其特征是將氧化石墨與Fe3O4-ZrO2按質(zhì)量比1:1的比例混合，經(jīng)過(guò)超聲均勻分散，加入占總體積6.7%的乙二胺后，轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜，在180℃下反應(yīng)15h后，冷卻至室溫，用磁鐵分離出固體產(chǎn)品，70℃烘干后即得產(chǎn)品。本發(fā)明增強(qiáng)氧化石墨對(duì)帶負(fù)電的酸性染料的吸附能力，拓展氧化石墨在治理染料廢水領(lǐng)域中應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氧化石墨的改造方法，尤其涉及一種改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化石墨是一種重要的石墨衍生產(chǎn)品，可以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的加工從石墨得到，成本低廉。它是一種多層材料，表面具有豐富的功能基團(tuán)，如羥基、環(huán)氧基、羧基等，具有比表面積大、離子交換能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，拓寬氧化石墨的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ诔浞掷梦覈?guó)豐富的石墨礦產(chǎn)資源，提高石墨產(chǎn)品附加值具有重要意義，對(duì)氧化石墨的改性研究已經(jīng)成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。
[0003]氧化石墨的主要應(yīng)用范圍包括:高效的有機(jī)反應(yīng)催化劑、污染物降解材料、污染物的吸附材料等。其中，氧化石墨作為污染物的高效吸附材料因其高度的實(shí)用性受到廣泛的關(guān)注。
[0004]鑒于多方面的原因，目前我國(guó)水體環(huán)境安全正受到考驗(yàn)，其中染料對(duì)水環(huán)境造成的威脅較為嚴(yán)重。染料用量大，排放廣，不但因顏色影響水質(zhì)，而且大多具有生物毒性，有些即使是很少的量，也會(huì)給水生生物帶來(lái)滅頂之災(zāi)，對(duì)人類健康同樣會(huì)造成巨大的危害。針對(duì)這種情況亟須開發(fā)適于大規(guī)模應(yīng)用的高效廉價(jià)吸附材料。氧化石墨作為一種方便易得的廉價(jià)吸附材料，開發(fā)其在染料廢水治理領(lǐng)域的應(yīng)用具有積極意義。
[0005]但是，目前氧化石墨在治理染料廢水方面受到其自身性質(zhì)的限制。這是因?yàn)?，氧化石墨因其表面帶有豐富的羧基、羥基等酸性官能團(tuán)，其表面是帶負(fù)電荷的，其等電點(diǎn)約為4，因此，氧化石墨只能吸附帶正電的堿性染料，而對(duì)帶負(fù)電的酸性染料吸附性能不佳，這嚴(yán)重制約了氧化石墨在治理染料廢水領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法。
[0007]本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它包括以下步驟:
Cl)以石墨為原料，利用通識(shí)的改進(jìn)Hummer方法合成氧化石墨(GO)，GO即指氧化石
墨；
(2)以納米Fe3O4和ZrOCl2為原料，在堿性條件下以常規(guī)的沉淀法合成磁性氧化鋯(Fe3O4-ZrO2)；
(3)將GO與Fe3O4-ZrO2按質(zhì)量比1:1的比例混合，經(jīng)過(guò)超聲均勻分散，加入占總體積
6.7%的乙二胺后，轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜，在180°C下反應(yīng)15h后，冷卻至室溫，用磁鐵分離出固體產(chǎn)品，70°C烘干后即得產(chǎn)品。
[0008]進(jìn)一步改進(jìn)，步驟(3)中GO與Fe3O4-ZrO2按質(zhì)量比1:1的比例混合后，對(duì)其進(jìn)行超聲均勻分散所用溶液為乙醇和去離子水的混和溶液，其中乙醇:去離子水=1:4 (體積比)，超聲分散時(shí)間不少于30分鐘。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果是:在高溫高壓條件下利用水熱法將納米顆粒Fe3O4-ZrO2沉積在氧化石墨表面，獲得氧化石墨/ Fe3O4-ZrO2復(fù)合材料。Fe3O4-ZrO2的等電點(diǎn)約為6，高于氧化石墨的等電點(diǎn)。Fe3O4-ZrO2與氧化石墨復(fù)合后，復(fù)合材料的等電點(diǎn)相對(duì)氧化石墨提高，從而增強(qiáng)氧化石墨對(duì)帶負(fù)電的酸性染料的吸附能力，拓展氧化石墨在治理染料廢水領(lǐng)域中應(yīng)用。
[0010]為驗(yàn)證改造效果，以酸性染料莧菜紅為模型污染物，檢驗(yàn)改造前后氧化石墨對(duì)酸性染料的吸附性能。結(jié)果顯示，該方法可將氧化石墨對(duì)酸性染料莧菜紅的吸附能力提高至原來(lái)的2.8倍，達(dá)到79 mg/g,明顯高于一些常見(jiàn)的低成本莧菜紅吸附劑，如苤藍(lán)皮吸附量為31.15 mg/g，花生殼吸附量為14.90 mg/g。
[0011]總之本發(fā)明的方法路線簡(jiǎn)單，成本低廉；可極大提高氧化石墨對(duì)酸性染料的吸附性能；改造后的氧化石墨材料吸附量大，并且具有磁性，方便回收利用，適合于大體積廢水的深度凈化處理。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為實(shí)施例1制備的GO/ Fe3O4-ZrO2復(fù)合材料的透射電鏡(TEM)圖片。
[0013]圖2為實(shí)施例1制備所得GO/ Fe3O4-ZrO2復(fù)合材料與改造前GO材料對(duì)莧菜紅吸附性能的對(duì)比。
[0014]圖3為pH值對(duì)實(shí)驗(yàn)例I所得GO/ Fe3O4-ZrO2復(fù)合材料吸附莧菜紅的影響變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
以石墨為原料，利用通識(shí)的改進(jìn)Hummer方法制備氧化石墨(G0)。
[0016]將0.1g納米Fe3O4均勻分散于80 ml乙醇、20 ml水和I ml氨水中，再加入0.03g TE0S，室溫下攪拌6h。將所得固體產(chǎn)品均勻分散于0.3g CTAB、80ml去離子水、1.5ml氨水和60ml乙醇的混合溶液中，持續(xù)攪拌30min后加入3.05g ZrOCl2,完成后將所得固體產(chǎn)品用丙酮回流48h，干燥后即得Fe3O4-ZrO2。
[0017]將0.1 g GO與0.1 g Fe3O4-ZrO2混合,均勻分散于15mL乙醇和60mL去離子水組成的混合溶液中，超聲分散30 min，加入5 ml乙二胺后，轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜，在180°C下反應(yīng)15h后，冷卻至室溫，用磁鐵分離出固體產(chǎn)品，70°C烘干后即得產(chǎn)品。
[0018]對(duì)所得產(chǎn)品進(jìn)行透射電鏡分析，結(jié)果如圖1所示。改造后的氧化石墨(即所得GO/Fe3O4-ZrO2復(fù)合材料)與改造前GO材料對(duì)莧菜紅吸附性能的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由圖2可知，改造后的GO/ Fe3O4-ZrO2復(fù)合材料的吸附性能相比改進(jìn)前大大提高，能達(dá)到79mg/g ο還對(duì)所得GO/ Fe3O4-ZrO2復(fù)合材料在不同pH條件下的吸附能力做了比較,如圖3所不，其在pH等于2時(shí)吸附量聞。
[0019]實(shí)施例2
以石墨為原料，利用通識(shí)的改進(jìn)Hummer方法制備氧化石墨(G0)。
[0020]將0.1g納米Fe3O4均勻分散于80 ml乙醇、20 ml水和I ml氨水中，再加入0.03g TE0S，室溫下攪拌6h。將所得固體產(chǎn)品均勻分散于0.3g CTAB、80ml去離子水、1.5ml氨水和60ml乙醇的混合溶液中，持續(xù)攪拌30min后加入3.05g ZrOCl2,完成后將所得固體產(chǎn)品用丙酮回流48h，干燥后即得Fe3O4-ZrO2。[0021]將0.1 g GO與0.1 g Fe3O4-ZrO2混合，均勻分散于15mL乙醇和60mL去離子水組成的混合溶液中，超聲分散45 min，加入5 ml乙二胺后，轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜，在180°C下反應(yīng)15h后，冷卻至室溫，用磁鐵分離出固體產(chǎn)品，70°C烘干后即得產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法，其特征是將氧化石墨與Fe3O4-ZrO2按質(zhì)量比1:1的比例混合，經(jīng)過(guò)超聲均勻分散，加入占總體積6.7%的乙二胺后，轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜，在180°C下反應(yīng)15h后，冷卻至室溫，用磁鐵分離出固體產(chǎn)品，70°C烘干后即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法，其特征是氧化石墨與Fe3O4-ZrO2按質(zhì)量比1:1的比例混合后，對(duì)其進(jìn)行超聲均勻分散所用溶液為乙醇和去離子水的混和溶液，其中按體積比乙醇:去離子水=1:4，超聲分散時(shí)間不少于30分鐘。
【文檔編號(hào)】C02F103/30GK103769051SQ201410045613
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】陳萍華, 蔣華麟, 羅勝聯(lián), 秦元成 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)