本發(fā)明屬吸附材料領(lǐng)域,涉及一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法。
背景技術(shù):
銀是一種重要的貴金屬,廣泛應(yīng)用于工藝品、電子電器、攝影、醫(yī)療、成像等行業(yè),大量的含銀廢水也由此產(chǎn)生,例如電鍍廠含銀廢水、廢照像定影液、半導(dǎo)體生產(chǎn)管芯的處理廢液、實(shí)驗(yàn)室CODCr分析廢液等,其中大部分的含銀廢水并不單單只含有銀離子,還含有其他金屬離子,如Cr6+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+等,如不妥當(dāng)處理,會(huì)對(duì)環(huán)境及人體健康造成極大的危害。當(dāng)前常用的提取方法有沉淀法、電解法、離子交換法、置換法、吸附法等,但都有一定的局限性,沉淀法對(duì)pH值要求高,需使用過量陰離子溶液,易造成二次污染;電解法對(duì)濃度要求高,通常與其他方法連用;離子交換法所用離子交換劑易受污染或氧化失效等因素影響,費(fèi)用高,對(duì)解吸要求也高;置換法需以犧牲其他金屬為代價(jià);吸附法雖能夠彌補(bǔ)其他方法能耗大、有二次污染、對(duì)痕量銀作用不大等缺點(diǎn),但是不同吸附劑之間差異較大,且絕大多數(shù)的吸附劑不具有選擇性吸附的功能,這對(duì)于從復(fù)雜環(huán)境中提取銀離子是不利的。
氧化石墨烯是一種準(zhǔn)二維層狀結(jié)構(gòu)化合物,擁有巨大的表面積以及羧基、羥基、羰基、環(huán)氧基等含氧官能團(tuán),具有良好的親水性、相容性,能夠很好的分散在溶劑中。氧化石墨烯的極大的比表面積,可以使其作為很多納米材料的載體。這些含氧官能團(tuán)不僅自身能夠與金屬離子發(fā)生配位絡(luò)合作用,還可以通過功能化改性生成具有實(shí)用價(jià)值的功能性納米材料。近年來研究表明,氧化石墨烯及其復(fù)合材料對(duì)重金屬離子和染料均有很好的吸附效果。
殼聚糖是甲殼素脫乙酰化而得到的一種天然生物高分子,自然界含量豐富,且具有生物相容性良好、無毒無害、易于降解等優(yōu)點(diǎn),在去除重金屬離子和染料上有著廣泛的應(yīng)用。殼聚糖分子鏈上含有大量的氨基和羥基,游離的氨基和羥基通過氫鍵或鹽鍵的作用與金屬離子形成不同的配位,生成穩(wěn)定的螯合物。
目前,已有研究者將氧化石墨烯與殼聚糖復(fù)合制備氧化石墨烯/殼聚糖復(fù)合材料并將其應(yīng)用于吸附重金屬。例如,Zhang(Zhang L,Luo H J,Liu P P,et al.A novel modified graphene oxide/chitosan composite used as an adsorbent for Cr(VI)in aqueous solutions[J].International Journal of Biological Macromolecules,2016,87:586-596.)將用EDTA-2Na改性氧化石墨烯/殼聚糖復(fù)合材料用于Cr4+吸附,在pH=2時(shí),吸附量達(dá)到最大為86.17mg/g,吸附過程是自發(fā)的、吸熱的而且符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,其吸附等溫線符合Freundlich吸附模型,為多層吸附;Wang(Wang Y,Li L,Luo C,et al.Removal of Pb(2+)from water environment using a novel magnetic chitosan/graphene oxide imprinted Pb(2.)[J].International Journal of Biological Macromolecules,2016,86:505-511.)將一種磁性殼聚糖涂于氧化石墨烯表面制備Pb2+印跡材料用于Pb2+吸附,吸附劑最大吸附量為79mg/g,而且回用性好,回用5次后的吸附容量為初始飽和吸附量的90%;武文琴(武文琴.氧化石墨烯及其復(fù)合材料對(duì)重金屬銅的吸附性能研究[D].湖南大學(xué),2013.)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的氧化石墨烯與交聯(lián)的殼聚糖進(jìn)行復(fù)合以提高對(duì)Cu2+吸附性能,結(jié)果表明,與交聯(lián)的殼聚糖相比,Cu2+吸附量提高近一倍。然而這些研究都旨在于去除對(duì)環(huán)境或人體有害的重金屬,而對(duì)其他貴金屬尤其是銀離子的研究較少。
現(xiàn)有技術(shù)中用于吸附銀離子的一般為其他材料,蘇珍(蘇珍.聚間苯二胺的醇體系化學(xué)氧化制備及其銀離子吸附性能[D].中南大學(xué),2014.)選取甲醇體系下合成的吸附性能最優(yōu)的PmPD-M100為吸附劑,考察了共存離子(鉛、鋅、銅離子)對(duì)銀離子吸附的影響,反應(yīng)72h達(dá)到平衡,最大吸附量2318.5mg/g;王文棟(王文棟,張健偉,鄭積烽,呂秋豐.三聚氰胺改性木質(zhì)素的制備及銀離子吸附性能[J].化工學(xué)報(bào),2013,(04):1478-1484.)研究了三聚氰胺改性酶解木質(zhì)素(MEHL)對(duì)銀離子的吸附,發(fā)現(xiàn)吸附時(shí)間為36h時(shí)MEHL對(duì)銀離子的吸附容量為944.1mg/g。雖然這些吸附材料能在一定程度上有效吸附銀離子,但是吸附量較小,吸附時(shí)間過長(zhǎng),吸附選擇性較差,因此制備一種能快速高效選擇性吸附銀離子的材料成為當(dāng)前亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中吸附材料難以從復(fù)雜的環(huán)境中選擇性吸附銀離子且吸附量小、吸附速率低的缺點(diǎn),提供一種快速高效選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料均勻分散在乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(2)加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7~7.5,然后加入戊二醛溶液進(jìn)行攪拌得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(3)將混合均勻溶液在3~4℃放置20h以上進(jìn)行充分反應(yīng)經(jīng)后處理得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案:
如上所述的選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,所述選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為15~22s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為1.5~2h,銀離子的吸附率為99.05~99.32%,非銀離子的總吸附率為3.65~3.82%。
如上所述的選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟(1)中,所述殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料中氧化石墨烯的含量為10wt%,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為80~95%,所述乙酸溶液的濃度為2%v/v;所述均勻分散采用的是超聲處理的方式,超聲處理的功率53KHz,超聲處理的時(shí)間為25~30min。
如上所述的選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟(2)中,所述氫氧化鈉溶液的濃度為2mol/L,所述戊二醛溶液的濃度為2.5%v/v,所述攪拌的速率為330~350rpm/min,攪拌的時(shí)間為4h,攪拌時(shí)間對(duì)最終產(chǎn)品的顏色影響較大,因?yàn)閿嚢柽^程中3-巰基丙基三甲氧基硅烷上的巰基開始接枝在殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料上,攪拌不充分影響混合均勻性,從而導(dǎo)致產(chǎn)品有雜色出現(xiàn)。
如上所述的選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟(3)中,所述后處理是指用去離子水洗至中性然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為9~27,溫度為-51~-49℃,時(shí)間為12~16h,真空冷凍干燥時(shí)間可以根據(jù)產(chǎn)品的干燥情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。
如上所述的選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,所述殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料的制備步驟為:
(1)將氧化石墨烯均勻分散在乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1;
(2)加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7~7.5,然后加入戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,加入氫氧化鈉和戊二醛后溶液會(huì)變得粘稠,易聚成一團(tuán),強(qiáng)烈攪拌可以避免團(tuán)聚,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為500~530rpm/min;
(3)將粘稠液體在4℃放置24h以上進(jìn)行充分反應(yīng)經(jīng)后處理得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料。
如上所述的選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,所述乙酸溶液的濃度為2%v/v,所述氫氧化鈉溶液的濃度為2mol/L,所述戊二醛溶液的濃度為2.5%v/v。
如上所述的選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,所述均勻分散采用的是超聲處理的方式,超聲處理的功率為53KHz,超聲處理的時(shí)間為25~30min;所述強(qiáng)烈攪拌的攪拌時(shí)間為4h;所述后處理是指用去離子水洗至中性然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為9~27,溫度為-51~-49,時(shí)間為12~16h。
如上所述的選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,所述氧化石墨烯的制備步驟為:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)加入雙氧水中和多余高錳酸鉀,混合液的顏色從棕黑色變?yōu)榱咙S色,鱗片狀微粒經(jīng)后處理得到氧化石墨烯。
如上所述的選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,所述后處理是指將鱗片狀微粒進(jìn)行洗滌、干燥和超聲處理,其中洗滌是指采用稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,稀鹽酸溶液的濃度為10%v/v,干燥是指進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為9~27,溫度為-51~-49℃,時(shí)間為18~24min。
發(fā)明機(jī)理:
一般吸附材料吸附時(shí)既存在物理吸附又存在化學(xué)吸附,物理吸附是通過分子間的范德華力或靜電引力,形象的說就是分子外層電子云不均衡導(dǎo)致分子有極性而被吸附,物理吸附雖然速度快,但是物理吸附的吸附量較少、容易脫附且不具有選擇性,化學(xué)吸附是由吸附劑與吸附質(zhì)間的化學(xué)鍵作用力而引起的,具有較強(qiáng)的選擇性,同時(shí)由于吸附材料與被吸附物是通過化學(xué)鍵連接的,吸附穩(wěn)定不容易脫附。
本發(fā)明的吸附材料具有選擇性吸附銀離子的特性的原因如下:
1)本發(fā)明的選擇性吸附銀離子的吸附材料是通過在殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料中引入巰基制得的,殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料具有巨大的比表面積和大量的吸附活性基團(tuán),是一種良好的吸附材料,殼聚糖是帶正電荷的高分子物質(zhì),與氧化石墨烯帶有的大量負(fù)電荷進(jìn)行中和后,整個(gè)復(fù)合材料大致呈電中性,因此大量通過靜電吸附的物質(zhì)不再被吸附了,因此引入巰基后的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料物理吸附較少,容易實(shí)現(xiàn)選擇性吸附;
2)殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料表面含有羥基、羧基、氨基等活性基團(tuán),在溶液中有多種離子共存時(shí),這些基團(tuán)對(duì)各離子的親和力差不多,都會(huì)吸附不產(chǎn)生特異性,這些活性基團(tuán)能夠與金屬離子形成絡(luò)合物從而將其從溶液中去除,本發(fā)明在殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料中引入巰基是通過以戊二醛為交聯(lián)劑將殼聚糖-氧化石墨烯表面的氨基、羥基等活性基團(tuán)與含有巰基的硅烷偶聯(lián)劑上的硅氧鍵發(fā)生水解生成硅烷醇結(jié)合實(shí)現(xiàn)的,因此殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料表面大量的活性基團(tuán)不能與金屬離子發(fā)生絡(luò)合;
3)本發(fā)明引入的巰基與銀離子的相互作用力遠(yuǎn)高于與其他金屬離子的相互作用力,因此化學(xué)吸附時(shí)最先發(fā)生的就是巰基與銀離子之間的作用,大量銀離子與巰基結(jié)合占據(jù)吸附位點(diǎn),吸附量快速增大,吸附逐漸飽和,其他非銀金屬離子難以與吸附材料進(jìn)行結(jié)合,因此本發(fā)明的吸附材料主要是對(duì)銀離子進(jìn)行吸附的。
本發(fā)明的吸附材料吸附量大、吸附速率較快的原因如下:
1)殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料中的氨基、羧基等活性基團(tuán)能夠與由3-巰基丙基三甲氧基硅烷引入的巰基進(jìn)行交聯(lián),改變了巰基的鏈長(zhǎng)和極性,增強(qiáng)了巰基的活性,一般材料接枝巰基后巰基的鏈長(zhǎng)較長(zhǎng)或較短,鏈長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí),不穩(wěn)定,鏈長(zhǎng)較短時(shí),相鄰的銀離子之間的靜電排斥作用較強(qiáng),影響銀離子的吸附,導(dǎo)致銀離子的吸附量較低;
2)巰基能夠在殼聚糖-氧化石墨烯表面有序排列,吸附銀離子時(shí)也能夠有序地進(jìn)行,避免了無序的巰基吸附銀離子后形成膠團(tuán),降低銀離子吸附量;
3)殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料呈薄片層結(jié)構(gòu),表面活性基團(tuán)數(shù)量較多,有利于引入巰基,巰基數(shù)量的增大使得銀離子的吸附量提高;
4)氧化石墨烯與殼聚糖之間-NHCO-鍵的鍵長(zhǎng)適中,既能保持相對(duì)穩(wěn)定不易被端來,又能降低相鄰銀離子之間的排斥力,從而增加銀離子的吸附量。
有益效果
1)本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單,操作方便;
2)本發(fā)明制備的吸附材料能夠選擇性吸附銀離子,克服現(xiàn)有技術(shù)制備的吸附材料無法實(shí)現(xiàn)選擇性吸附的缺點(diǎn);
3)本發(fā)明制備的吸附材料能夠?qū)崿F(xiàn)快速高效地吸附,銀離子吸附量達(dá)到一半所需的時(shí)間僅僅為20s,吸附平衡時(shí)間為2h,遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)的吸附平衡時(shí)間(48h以上);
4)本發(fā)明制備的吸附材料的吸附容量較大。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式,進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解,這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解,在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改,這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實(shí)施例1
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為9,溫度為-51℃,時(shí)間為18min,超聲處理后得到氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理25min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為80%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為500rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置25h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為9,溫度為-51℃,時(shí)間為12h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理25min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以330rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在3℃放置21h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為9,溫度為-51℃,時(shí)間為12h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為20s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為2h,銀離子的吸附率為99.05%,非銀離子的總吸附率為3.82%。
對(duì)比例1
一種吸附材料的制備方法,首先制備殼聚糖/氧化石墨烯混合材料,其制備方法同實(shí)施例1步驟(1)~(4)和步驟(6),然后采用同實(shí)施例1步驟(7)~(9)相同的方法將3-巰基丙基三甲氧基硅烷接枝到殼聚糖/氧化石墨烯混合材料上得到吸附材料。采用同實(shí)施例1相同的測(cè)試方法測(cè)試吸附材料的吸附性能,測(cè)試結(jié)果表明,該吸附材料吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為5min,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為3.5h,銀離子的吸附率為89.15%,非銀離子的總吸附率為5.47%。
將實(shí)施例1與對(duì)比例1對(duì)比可以看出,采用本發(fā)明的方法制得的吸附材料的對(duì)銀離子的吸附能力更強(qiáng),銀離子的平衡吸附率顯著提高,吸附銀離子的速率更快,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間更短,雖然本申請(qǐng)的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料的活性基團(tuán)數(shù)量相對(duì)于殼聚糖/氧化石墨烯混合材料有所減少,表面可供巰基接入的位點(diǎn)數(shù)量減少,但是本申請(qǐng)制備的吸附材料吸附銀離子的量和速率不僅沒有下降反而有所提高,這主要是由于本發(fā)明的吸附材料能減少相鄰銀離子之間的排斥力,有利于銀離子的吸附,同時(shí)殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料表面活性基團(tuán)能夠與巰基進(jìn)行交聯(lián),改變了巰基的鏈長(zhǎng)和極性,增強(qiáng)了巰基的活性導(dǎo)致的。
實(shí)施例2
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為27,溫度為-50℃,時(shí)間為24min,超聲處理后得到氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理27.5min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為95%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7.25,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為530rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置26h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為27,溫度為-50℃,時(shí)間為16h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理27.5min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7.5,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以340rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在4℃放置25h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為27,溫度為-50℃,時(shí)間為16h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為21s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為1.8h,銀離子的吸附率為99.12%,非銀離子的總吸附率為3.74%。
對(duì)比例2
一種吸附材料的制備方法,首先制備殼聚糖/氧化石墨烯混合材料,其制備方法同實(shí)施例2步驟(1)~(4)和步驟(6),然后采用同實(shí)施例2步驟(7)~(9)相同的方法將3-巰基丙基三甲氧基硅烷接枝到殼聚糖/氧化石墨烯混合材料上得到吸附材料。采用同實(shí)施例2相同的測(cè)試方法測(cè)試吸附材料的吸附性能,測(cè)試結(jié)果表明,該吸附材料吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為7min,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為4.2h,銀離子的吸附率為85.23%,非銀離子的總吸附率為6.78%。
將實(shí)施例2與對(duì)比例2對(duì)比可以看出,采用本發(fā)明的方法制得的吸附材料的對(duì)銀離子的吸附能力更強(qiáng),銀離子的平衡吸附率顯著提高,吸附銀離子的速率更快,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間更短,雖然本申請(qǐng)的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料的活性基團(tuán)數(shù)量相對(duì)于殼聚糖/氧化石墨烯混合材料有所減少,表面可供巰基接入的位點(diǎn)數(shù)量減少,但是本申請(qǐng)制備的吸附材料吸附銀離子的量和速率不僅沒有下降反而有所提高,這主要是由于本發(fā)明的吸附材料能減少相鄰銀離子之間的排斥力,有利于銀離子的吸附,同時(shí)殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料表面活性基團(tuán)能夠與巰基進(jìn)行交聯(lián),改變了巰基的鏈長(zhǎng)和極性,增強(qiáng)了巰基的活性導(dǎo)致的。
實(shí)施例3
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為18,溫度為-49℃,時(shí)間為21min,超聲處理后制得氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理30min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為87.5%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7.5,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為515rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置24.5h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為18,溫度為-49℃,時(shí)間為14h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理30min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7.25,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以350rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在3.5℃放置20.5h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為18,溫度為-49℃,時(shí)間為14h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為22s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為1.5h,銀離子的吸附率為99.10%,非銀離子的總吸附率為3.65%。
實(shí)施例4
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為10,溫度為-50.5℃,時(shí)間為18min,超聲處理后得到氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理27min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為85%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7.1,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為522rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置27h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為12,溫度為-50℃,時(shí)間為15h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理26min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7.1,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以345rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在3.3℃放置24h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為12,溫度為-49.5℃,時(shí)間為13h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為16s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為1.6h,銀離子的吸附率為99.16%,非銀離子的總吸附率為3.68%。
實(shí)施例5
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為20,溫度為-50.1℃,時(shí)間為19min,超聲處理后得到氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理28min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為89%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7.2,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為519rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置25h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為15,溫度為-50.4℃,時(shí)間為13h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理26min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7.4,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以335rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在3℃放置21h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為11,溫度為-50.4℃,時(shí)間為13h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為15s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為1.7h,銀離子的吸附率為99.18%,非銀離子的總吸附率為3.71%。
實(shí)施例6
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為19,溫度為-50℃,時(shí)間為23min,超聲處理后得到氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理28min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為91%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7.4,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為510rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置28h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為17,溫度為-51℃,時(shí)間為12h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理25min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7.5,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以350rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在3℃放置22h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為17,溫度為-49℃,時(shí)間為16h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為20s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為1.5h,銀離子的吸附率為99.20%,非銀離子的總吸附率為3.72%。
實(shí)施例7
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為22,溫度為-51℃,時(shí)間為18min,超聲處理后得到氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理30min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為95%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7.5,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為510rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置26h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為9,溫度為-51℃,時(shí)間為15h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理28min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7.4,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以340rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在4℃放置25h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為9,溫度為-51℃,時(shí)間為15h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為21s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為2h,銀離子的吸附率為99.25%,非銀離子的總吸附率為3.74%。
實(shí)施例8
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為22,溫度為-49℃,時(shí)間為19min,超聲處理后得到氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理27min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為92%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7.2,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為520rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置29h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為22,溫度為-49℃,時(shí)間為16h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理26min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7.2,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以335rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在3℃放置21h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為10,溫度為-51℃,時(shí)間為14h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為17s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為2h,銀離子的吸附率為99.28%,非銀離子的總吸附率為3.76%。
實(shí)施例9
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為26,溫度為-49℃,時(shí)間為22min,超聲處理后得到氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理29min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為94%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7.5,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為514rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置25h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為26,溫度為-49℃,時(shí)間為15h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理28min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7.1,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以342rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在3℃放置21h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為27,溫度為-51℃,時(shí)間為16h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為18s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為1.8h,銀離子的吸附率為99.30%,非銀離子的總吸附率為3.80%。
實(shí)施例10
一種選擇性吸附銀離子的吸附材料的制備方法,步驟如下:
(1)將濃硫酸與硝酸鈉混合后降溫至5℃,加入天然鱗片石墨后混合均勻,緩慢加入高錳酸鉀并控制混合液的溫度≤20℃將天然鱗片石墨完全溶解,其中濃硫酸與硝酸鈉的質(zhì)量比為84.6:1,天然鱗片石墨與硝酸鈉的質(zhì)量比為2:1,高錳酸鉀與天然鱗片石墨的質(zhì)量比為3:1;
(2)攪拌并升溫至35℃反應(yīng)2h,加入與濃硫酸的體積比為230:115的去離子水后攪拌并升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)15min,加入與濃硫酸的體積比為700:115的去離子水終止反應(yīng)得到鱗片狀微粒;
(3)鱗片狀微粒用10%v/v的稀鹽酸溶液洗滌直至濾液pH值為6,后進(jìn)行真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為9,溫度為-49℃,時(shí)間為19min,超聲處理后得到氧化石墨烯;
(4)將氧化石墨烯以53KHz的功率超聲處理30min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入殼聚糖后攪拌使其混合均勻,其中氧化石墨烯與乙酸的質(zhì)量比為1:8.4,殼聚糖與氧化石墨烯的質(zhì)量比為9:1,殼聚糖的分子量為161.16,脫乙酰度為89%;
(5)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至7.3,然后加入2.5%v/v的戊二醛溶液并進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌4h得到均勻的粘稠液體,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16,強(qiáng)烈攪拌的攪拌速率為530rpm/min;
(6)將粘稠液體在4℃放置25.5h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,其中真空冷凍干燥的真空度為19,溫度為-51℃,時(shí)間為12h,得到殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料;
(7)將氧化石墨烯的含量為10wt%的殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料以53KHz的功率超聲處理29min使其均勻分散在2%v/v的乙酸溶液中,加入3-巰基丙基三甲氧基硅烷后攪拌使其混合均勻,其中殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料與乙酸的質(zhì)量比為1.2:1,3-巰基丙基三甲氧基硅烷與乙酸的體積比為5:4;
(8)加入2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至7.4,然后加入2.5%v/v戊二醛溶液以350rpm/min的速率攪拌4h得到混合均勻溶液,其中戊二醛與乙酸的體積比為3:16;
(9)將混合均勻溶液在4℃放置20.5h,用去離子水洗至中性,然后真空冷凍干燥,真空冷凍干燥的真空度為9,溫度為-51℃,時(shí)間為16h,得到巰基改性殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合材料,即為選擇性吸附銀離子的吸附材料。
所制得的選擇性吸附銀離子的吸附材料的吸附量大、吸附速率快且對(duì)銀離子的選擇性高,在室溫、離子液體的體積為20mL、離子液體中含23種離子、離子液體中不同離子的濃度為100mg/L、離子液體的pH為0.27以及吸附材料的用量為5mg的條件下,吸附銀離子達(dá)到一半吸附量的時(shí)間為19s,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為1.5h,銀離子的吸附率為99.32%,非銀離子的總吸附率為3.82%。