本發(fā)明屬于工業(yè)污水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑及制備方法。技術(shù)背景改革開放以來，我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，但同時(shí)造成嚴(yán)重的水污染問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國每年污水排放中，僅10％的生活污水和70％的工業(yè)污水得到處理，且其中約有一半工業(yè)污水處理設(shè)施的出水達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，其余未處理的污水則直接排入江河湖泊中，致使我國的水環(huán)境遭受了嚴(yán)重污染和破壞；城鎮(zhèn)生活污水的排放量正隨著城鎮(zhèn)建設(shè)與發(fā)展而呈遞增的趨勢(shì)。其中江河湖泊中的高價(jià)金屬離子(包括有毒金屬離子)含量越來越高，部分陶瓷企業(yè)、鋼鐵企業(yè)、化工企業(yè)等排放的污水中，Pb2+、Cr6+等嚴(yán)重超標(biāo)，污水問題尤其是污水中重金屬離子超標(biāo)問題亟待解決。為了解決廢水的處理問題，現(xiàn)行的方法有物理、化學(xué)、生物、綜合等多種方法，也有關(guān)于污水處理方面的新型發(fā)明在公開。例如，中國專利號(hào)CN201610017517.0公開一種復(fù)合型污水處理劑及其制備方法，以二乙烯三胺五甲叉膦酸、木質(zhì)素磺酸鈉、聚丙烯酰胺、尼泊金酯鈉與聚合硅酸鋁鐵為螯合劑或聚沉劑，實(shí)現(xiàn)污染物沉降；此法制備方法簡(jiǎn)單可靠，制得的產(chǎn)品可有效的處理油田污水，具有很好的凈化作用，且產(chǎn)品對(duì)環(huán)境友好，水處理劑使用量小，效果優(yōu)異，易于推廣應(yīng)用。中國專利號(hào)CN201410134380.8公開一種以自催化氧化為核心的PCB含銅廢水處理方法，該方法利用酸性含銅廢水將堿性絡(luò)合銅廢水的pH調(diào)至近中性或中性，利用零價(jià)鐵將廢水中的銅離子部分還原為利于后續(xù)Fenton反應(yīng)的新生單質(zhì)銅，在二價(jià)鐵、新生單質(zhì)銅的協(xié)同催化作用下，在中性條件下實(shí)現(xiàn)高效Fenton反應(yīng)從而破絡(luò)，后接零價(jià)鐵還原實(shí)現(xiàn)廢水中銅離子的回收，出水通過調(diào)堿沉淀的方法去除二價(jià)鐵和三價(jià)鐵離子，同時(shí)利用鐵氫氧化物的絮凝、吸附作用進(jìn)一步去除水中的污染物，最終出水銅離子濃度低于0.5mg/L，鐵離子濃度低于10mg/L，可生化性良好。本發(fā)明充分利用體系中存在的銅，在除銅的同時(shí)利用了銅的催化作用，顯著減少了酸、堿的投加量，減少出水鹽含量，具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值?？傮w來說，關(guān)于污水處理現(xiàn)行公開的專利中，污水處理劑對(duì)重金屬離子的吸附、絡(luò)合存在選擇性差、靈敏性低等缺點(diǎn)，對(duì)于微量級(jí)含量足以對(duì)人體產(chǎn)生傷害的Pb2+、Cr6+無法針對(duì)性處理。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為克服現(xiàn)有污水處理劑對(duì)重金屬離子選擇性差的問題，本發(fā)明首要目的旨在提供一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑及其制備方法。本發(fā)明一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，特征在于利用氧化石墨烯對(duì)高價(jià)金屬的吸附作用，有機(jī)磷酸鹽、羧酸根對(duì)金屬離子的絡(luò)合作用對(duì)金屬離子的絡(luò)合作用，將其利用到重金屬離子污水處理方面。本發(fā)明的一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其微觀分子結(jié)構(gòu)如下式表示：所述的化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，由氧化石墨烯和有機(jī)磷酸與有機(jī)硅氧烷通過化學(xué)反應(yīng)制備而成。其中，所述氧化石墨烯由Hummers法、Staudemaier法、電化學(xué)法或Brodie法制備；進(jìn)一步的為Hummers法制備的氧化石墨烯。所述含氮有機(jī)磷酸化合物為氨基二甲氧基磷酸、乙二胺基三甲氧基磷酸、羥基乙叉二磷酸中的一種或兩種以上；進(jìn)一步的為乙二胺基三甲氧基磷酸。所述有機(jī)硅氧烷為正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其制備方法如下：a、氧化石墨烯處理：采用0.05～0.10mol/L鹽酸溶液、去離子水先后洗滌氧化石墨烯(自制或購買)，過濾，真空干燥，得到處理后的氧化石墨烯；b、制備有機(jī)磷酸類硅氧烷偶聯(lián)劑：在甲醇或乙醇溶液中溶液中，加入5份含氮有機(jī)磷酸化合物、4～5份有機(jī)硅氧烷，在25～35℃下攪拌2h；c、氧化石墨烯硅烷化改性：在b中溶液中加入a中氧化石墨烯50～100份，在25～35℃下攪拌24h，經(jīng)過濾，甲醇或乙醇和水洗滌，在40～50℃真空干燥24h，制得一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑。本發(fā)明通過有機(jī)磷酸化學(xué)改性改性氧化石墨烯不僅保留了氧化石墨烯對(duì)于重金屬離子Cu2+、Pb2+、Cr6+吸附能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而且通過引入有機(jī)磷酸與金屬高價(jià)離子絡(luò)合，增大了氧化石墨烯對(duì)金屬離子吸附量，由于改性磷酸鹽的強(qiáng)絡(luò)合作用，使得金屬離子不易脫吸附，吸附原理如下式表示：具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。實(shí)施例1一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其制備方法如下：a、氧化石墨烯處理：采用0.70mol/L鹽酸溶液、去離子水先后洗滌氧化石墨烯(自制或購買)，過濾，真空干燥，得到處理后的氧化石墨烯；b、制備有機(jī)磷酸類硅氧烷偶聯(lián)劑：在甲醇或乙醇溶液中溶液中，加入5份含氮有機(jī)磷酸化合物、4.8份四甲氧基硅烷，在28～30℃下攪拌2h；c、氧化石墨烯硅烷化改性：在b中溶液中加入a中氧化石墨烯72份，在28～30℃下攪拌24h，經(jīng)過濾，甲醇或乙醇和水洗滌，在40℃真空干燥24h，制得一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑。實(shí)施例2一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其制備方法如下：a、氧化石墨烯處理：采用0.05mol/L鹽酸溶液、去離子水先后洗滌氧化石墨烯(自制或購買)，過濾，真空干燥，得到處理后的氧化石墨烯；b、制備有機(jī)磷酸類硅氧烷偶聯(lián)劑：在甲醇或乙醇溶液中溶液中，加入5份含氮有機(jī)磷酸化合物、4份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，在32～35℃下攪拌2h；c、氧化石墨烯硅烷化改性：在b中溶液中加入a中氧化石墨烯50份，在35℃下攪拌24h，經(jīng)過濾，甲醇或乙醇和水洗滌，在50℃真空干燥24h，制得一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑。實(shí)施例3一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其制備方法如下：a、氧化石墨烯處理：采用0.80mol/L鹽酸溶液、去離子水先后洗滌氧化石墨烯(自制或購買)，過濾，真空干燥，得到處理后的的氧化石墨烯；b、制備有機(jī)磷酸類硅氧烷偶聯(lián)劑：在甲醇或乙醇溶液中溶液中，加入5份含氮有機(jī)磷酸化合物、4份γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，在25～28℃下攪拌2h；c、氧化石墨烯硅烷化改性：在b中溶液中加入a中氧化石墨烯60份，在25℃下攪拌24h，經(jīng)過濾，甲醇或乙醇和水洗滌，在45℃真空干燥24h，制得一種化學(xué)改性氧化石墨烯離子型污水處理劑。對(duì)重金屬離子作用對(duì)比：控制其他條件相同，取相同質(zhì)量的氧化石墨烯0.025g(對(duì)比例)與本發(fā)明實(shí)施例中的樣品分別置于含有25mL300mg/L的Pb2+離子溶液與含有100g/LCr6+溶液中進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)比較，采用原子分光光度計(jì)測(cè)試吸附后溶液中各金屬離子濃度比較各吸附量，測(cè)試后技術(shù)數(shù)據(jù)如表1所示。表1本發(fā)明的實(shí)施例與對(duì)比例對(duì)重金屬離子的吸附量吸附劑Pb2+吸附量(mg/g)Cr6+吸附量(mg/g)對(duì)比例85.758.7實(shí)施例1226.989.2實(shí)施例2256.481.4實(shí)施例3245.383.8以上描述僅為本申請(qǐng)的較佳實(shí)施例以及對(duì)所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請(qǐng)中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。當(dāng)前第1頁1 2 3