去除鉻離子吸附材料的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種吸附材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著工業的發展，重金屬離子的污染日趨嚴重，含重金屬離子廢水的大量排放，對土壤和水體造成了嚴重的污染，直接影響了人類正常的飲用水衛生狀況。水環境中的重金屬離子對人類健康和生態環境的危害越來越引起人們的重視。重金屬離子可以通過食物鏈在生物體內富集，從而引起嚴重的健康問題。雖然，重金屬離子中有些痕量元素在人類的新陳代謝系統過程中起著十分重要的作用，但是它們在高濃度情況下都是有毒的，會引起嚴重的生理或神經損傷。在這些重金屬離子中，鉻被認為是毒性最強的金屬之一。
[0003]鉻作為一種氧化還原活性金屬元素，通常以三價鉻[Cr(III)]或者六價鉻[Cr(VI)]這兩種最穩定的氧化態形式存在于自然界及工業廢水中。Cr(VI)具有可溶性，能夠以Cr042—或者HCr04—形態通過細胞膜及氧化生物分子擴散滲入細胞內，從而導致Cr(VI)比Cr
(III)有更大的危險性，對生態環境和人類健康構成嚴重威脅。其毒性大約是Cr(III)的五百倍，同時也被美國環境保護署(EPA)和中國環境保護局(EPB)定義為129種重點污染物的最筒優先級。
[0004]六價鉻[Cr(VI)]的污染來源主要是采礦、冶金、電鍍行業、金屬深加工、鋼鐵制造、原子能發電廠、殺菌劑、制革、染料、紡織工業和鉻酸鹽制備工業產生的廢水。全國電鍍廠大約有I萬家，每年排放的含鉻廢水就達40億m3。據國家環境質量監測網《2010年全國環境質量狀況報告》顯示，我國地表水源水質受重金屬污染情況十分嚴重，全國各地的江河湖庫都受到了重金屬的污染。其中，在松花江、西南諸河、海河、遼河、長江和黃河等地表水源中共有四十多個斷面都顯示出重金屬鉻超標現象。因此，含鉻廢水中重金屬鉻的有效去除與回收技術的研發已成為近年來研究的熱點之一。
[0005]綜合比較國內外廢水除鉻方法，吸附法，尤其是納米吸附劑，由于具有大的比表面積、多的吸附位點，具有高的吸附容量和吸附效率。氧化石墨烯，即功能化石墨烯，結構與石墨稀相似，在一■維基面上和邊緣處有含氧官能團(輕基、環氧基、幾基和竣基)，其中輕基、環氧基位于氧化石墨烯的基面上，而羰基和羧基主要分布在氧化石墨烯的邊緣。由于含氧官能團的存在，使氧化石墨烯具有親水性，在水中有良好的分散性以及負電荷氛圍，成為金屬離子吸附的首選材料。氧化石墨烯制備條件溫和且廉價，還可以通過與其它材料化學修飾改善其吸附效果，因此在重金屬廢水處理方面具有廣闊的應用前景。Abbas合成N1.5Zn0.5Fe204納米材料吸附Cr(VI)，其最大吸附量為48.5mg/g。Mohammad利用單壁和多壁的碳納米管吸附Cr(VI)離子，吸附量分別為1.26和2.351^/^。1^合成？6304咖11^02呢0微球最大吸附量為117.94mg/g。這些材料對Cr(VI)離子吸附量小，并且吸附范圍小。因此，制備一種簡單高效、吸附范圍大的Cr(VI)離子吸附材料成為迫切需要。
【發明內容】
[0006]本發明是為了解決現有方法制備的吸附材料吸附量小的技術問題，提供了一種去除鉻離子吸附材料的制備方法。
[0007]去除鉻離子吸附材料的制備方法如下:
[0008]一、將0.l-0.3g氧化石墨烯溶于200-400mL去離子水中，繼續加入2-5g六水氯化鎳攪拌，得到混合溶液a;
[0009]二、將l-3mL水合肼溶于20-60mL pH值為9.5的碳酸緩沖液，得到混合溶液b;
[0010]三、將混合溶液a滴入混合溶液b中，反應20_60min后，分別用水和乙醇洗滌、干燥，得到去除鉻離子吸附材料。
[0011 ]本發明相對于現有技術相比較，其優點在于:
[0012](I)本發明常溫一步合成得到產物，成本低并且反應過程簡單，可操作性強，適合工業化生產。
[0013](2)本發明反應過程中以水作為溶劑，無毒，無污染，環境友好材料。
[0014](3)本發明中所制備的去除鉻離子吸附材料(G0/Ni0)對鉻離子具有優異的吸附效果。GO對Cr (VI)的吸附量為34.23mg/g;本發明制得去除鉻離子吸附材料(G0/Ni0)對Cr (VI)的吸附量為192.68mg/g。
[0015](4)本發明所制備的去除鉻離子吸附材料(G0/Ni0)的最佳吸附范圍大，可以達到pH 3-5之間。并且不受溫度的影響。
【附圖說明】
[0016]圖1是實驗一中氧化石墨烯(GO)的透射電鏡圖；
[0017]圖2是實驗一中去除鉻離子吸附材料(G0/Ni0)的透射電鏡圖；
[0018]圖3是實驗一中去除鉻離子吸附材料(G0/Ni0)的透射電鏡圖；
[0019]圖4是實驗一中氧化石墨烯(GO)和去除鉻離子吸附材料(G0/Ni0)銅離子的吸附量對比圖；
[0020]圖5是不同pH對吸附量的影響曲線。
【具體實施方式】
[0021]本發明技術方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的任意組合。
[0022]【具體實施方式】一:本實施方式去除鉻離子吸附材料的制備方法如下:
[0023]一、將0.l-0.3g氧化石墨烯溶于200-400mL去離子水中，繼續加入2-5g六水氯化鎳攪拌，得到混合溶液a;
[0024]二、將l-3mL水合肼溶于20-60mL pH值為9.5的碳酸緩沖液，得到混合溶液b;
[0025]三、將混合溶液a滴入混合溶液b中，反應20_60min后，分別用水和乙醇洗滌、干燥，得到去除鉻離子吸附材料。
[0026]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是步驟一中所述氧化石墨烯的加入量為0.2g。其它與【具體實施方式】一相同。
[0027]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是步驟一中氧化石墨烯溶于300mL去離子水中。其它與【具體實施方式】一或二之一相同。
[0028]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是步驟一中加入
2.5-4.5g六水氯化鎳攪拌。其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0029]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是步驟一中加入3.2g六水氯化鎳攪拌。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0030]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是步驟二中將
2.3mL水合肼溶于碳酸緩沖液。其它與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0031]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是步驟二中水合肼溶于50mL pH值為9.5的碳酸緩沖液。其它與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0032]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是步驟三中反應22-55min。其它與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0033]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同的是步驟三中反應30-50min。其它與【具體實施方式】一至八之一相同。
[0034]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一至九之一不同的是步驟三中反應40min。其它與【具體實施方式】一至九之一相同。
[0035]采用下述實驗驗證本發明效果:
[0036]實驗一:
[0037]除鉻離子吸附材料的制備方法如下:
[0038]一、將0.2g氧化石墨烯(GO)溶于300mL去離子水中，繼續加入3.2g六水氯化鎳攪拌，得到混合溶液a;
[0039]二、將2.3mL水合肼溶于50mL pH值為9.5的碳酸緩沖液，得到混合溶液b;
[0040]三、將混合溶液a滴入混合溶液b中，反應30min后，分別用水和乙醇洗滌、干燥，得到去除鉻離子吸附材料(G0/Ni0)。
[0041]由圖1-圖3可知，經過N1復合后的GO表面分散著大量的粒子。而且這種方法制備的納米粒子具有穩定的晶格結構，根據晶格間距可以確定該材料為G0/Ni0。
[0042 ]由圖4可知本實驗所制備的G0/Ni O吸附材料對Cr (VI)具有良好的吸附效果。該材料的最佳吸附PH較其它鉻離子吸附材料范圍大，可以更好的應用于工業廢水處理(如圖5)。因此，該材料對Cr (VI)的實際應用中有廣闊的應用前景。
【主權項】
1.去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于去除鉻離子吸附材料的制備方法如下: 一、將0.1-0.3g氧化石墨稀溶于200-400mL去離子水中，繼續加入2_5g六水氯化鎳攪拌，得到混合溶液a; 二、將l-3mL水合肼溶于20-60mLpH值為9.5的碳酸緩沖液，得到混合溶液b; 三、將混合溶液a滴入混合溶液b中，反應20-60min后，分別用水和乙醇洗滌、干燥，得到去除鉻離子吸附材料。2.根據權利要求1所述去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述氧化石墨烯的加入量為0.2g。3.根據權利要求1所述去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于步驟一中氧化石墨稀溶于300mL去離子水中。4.根據權利要求1所述去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于步驟一中加入2.5-4.5g六水氯化鎳攪拌。5.根據權利要求1所述去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于步驟一中加入3.2g六水氯化鎳攪拌。6.根據權利要求1所述去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于步驟二中將2.3mL水合肼溶于碳酸緩沖液。7.根據權利要求1所述去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于步驟二中水合肼溶于50mL pH值為9.5的碳酸緩沖液。8.根據權利要求1所述去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于步驟三中反應22-55min09.根據權利要求1所述去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于步驟三中反應30-50mino10.根據權利要求1所述去除鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于步驟三中反應40mino
【專利摘要】去除鉻離子吸附材料的制備方法，它涉及一種吸附材料的制備方法。本發明是為了解決現有方法制備的吸附材料吸附量小的技術問題。本方法如下：一、將0.1-0.3g氧化石墨烯溶于200-400mL去離子水中，繼續加入2-5g六水氯化鎳攪拌，得到混合溶液a；二、將1-3mL水合肼溶于20-60mL？pH值為9.5的碳酸緩沖液，得到混合溶液b；三、將混合溶液a滴入混合溶液b中，反應20-60min后，分別用水和乙醇洗滌、干燥，得到去除鉻離子吸附材料。本發明制得去除鉻離子吸附材料(GO/NiO)對Cr(VI)的吸附量為192.68mg/g。最佳吸附范圍大，可以達到pH？3-5之間。本發明屬于吸附材料的制備領域。
【IPC分類】B01J20/30, B01J20/20, C02F1/28
【公開號】CN105618018
【申請號】CN201610012923
【發明人】于洪文, 張可心
【申請人】中國科學院東北地理與農業生態研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月8日