申请日2017.12.12
公开(公告)日2018.04.17
IPC分类号B01J20/22; B01J20/28; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/30; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种纳米重金属废水离子吸附微球的制备方法，包括如下步骤：1)多孔石墨烯微球的制备，2)多孔石墨烯微球表面修饰3)离子交换;本发明还公开了根据所述制备方法制备得到的纳米重金属离子吸附微球;本发明公开的纳米重金属离子吸附微球在多孔石墨烯微球表面修饰有三嗪类化合物，并通过离子键与血卟啉固定连接，表面较多的氨基、羧基使得吸附微球对重金属离子吸附效果好、成本低、吸附容量大，且易脱吸附。
权利要求书
1.一种纳米重金属废水离子吸附微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)多孔石墨烯微球的制备：将氧化石墨烯与去离子水混合均匀，超声分散15-20分钟，然后加入造孔剂，使得造孔剂均匀分散在氧化石墨烯中，然后再加入葡萄糖，混合均匀，然后进行静电喷雾，湿法收集，然后将其加入有机溶剂中浸泡5-6小时，后在湿润条件下，用临近点干燥法处理6-10小时，得到多孔纳米石墨烯微球;
2)多孔石墨烯微球表面修饰：将经过步骤1)制备得到的多孔石墨烯微球分散在乙醇中，加入1,3,5-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮，在40-50℃下搅拌3-5小时，后再加入卤代烷烃，保温搅拌4-6小时，然后离心，依次用乙酸乙酯、乙醚离心洗涤3-5次，后置于真空干燥箱中50-70℃下干燥10-12小时;
3)离子交换：将经过步骤2)制备得到的表面修饰的多孔石墨烯微球浸泡在质量分数为10-20%的血卟啉的水溶液中浸泡60-72小时，进行离子交换，后过滤并用水洗涤3-5次，置于真空干燥箱中50-70℃下干燥10-12小时。
2.根据权利要求1所述的一种纳米重金属废水离子吸附微球的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述氧化石墨烯、去离子水、造孔剂、葡萄糖的质量比为1:10:(0.2-0.7):1。
3.根据权利要求1所述的一种纳米重金属废水离子吸附微球的制备方法，其特征在于，所述造孔剂选自聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚丙烯酸丁酯微球中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种纳米重金属废水离子吸附微球的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种纳米重金属废水离子吸附微球的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述多孔石墨烯微球、乙醇、1,3,5-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、卤代烷烃的质量比为(3-5)：(10-15)：1：(1-2)。
6.根据权利要求1所述的一种纳米重金属废水离子吸附微球的制备方法，其特征在于，所述卤代烷烃选自氯乙烷、氯丙烷、溴丙烷、溴乙烷中的一种或几种。
7.一种纳米重金属废水 离子吸附微球，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述纳米重金属离子吸附微球的制备方法制备得到。
说明书
一种纳米重金属废水离子吸附微球及其制备方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种纳米重金属废水离子吸附微球及其制备方法。
背景技术
随着现代工业的快速发展，大量富含重金属离子的废水接踵而来，这些重金属离子不可自降解，易导致水体、土壤污染，并通过食物链在生物体内富集，对人类的生存环境、生态和健康构成了很大的威胁，制约着经济的发展和社会的进步。含重金属离子废水的有效控制与治理、有价金属的高效回收利用是当今环保领域面临并亟待解决的问题。
吸附法是目前应用最多，操作最简单，处理效果最理想的一种重金属离子处理方法，它是使重金属离子通过物理或者化学方法粘附在吸附剂的活性位点表面，进而达到去除重金属离子的方法，常见的吸附剂包括以活性炭为代表的天然材料和人工合成树脂吸附材料，天然材料易得，成本低廉，但吸附效果差，人工合成树脂吸附材料吸附效果较好，但价格昂贵，且脱吸附能力相对较差。
因此，开发一种对重金属离子吸附效果好、成本低、吸附容量大、易脱吸附的新型吸附材料势在必行。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种纳米重金属废水离子吸附微球及其制备方法，该制备方法简单易行，对设备要求不高，原料易得，成本低廉，制备得到的纳米重金属吸附微球对重金属离子吸附效果好、成本低、吸附容量大、易脱吸附。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案，一种纳米重金属废水离子吸附微球的制备方法，包括如下步骤：
1)多孔石墨烯微球的制备：将氧化石墨烯与去离子水混合均匀，超声分散15-20分钟，然后加入造孔剂，使得造孔剂均匀分散在氧化石墨烯中，然后再加入葡萄糖，混合均匀，然后进行静电喷雾，湿法收集，然后将其加入有机溶剂中浸泡5-6小时，后在湿润条件下，用临近点干燥法处理6-10小时，得到多孔纳米石墨烯微球;
2)多孔石墨烯微球表面修饰：将经过步骤1)制备得到的多孔石墨烯微球分散在乙醇中，加入1,3,5-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1,3,5-三嗪 -2,4,6(1H,3H,5H)-三酮，在40-50℃下搅拌3-5小时，后再加入卤代烷烃，保温搅拌4-6小时，然后离心，依次用乙酸乙酯、乙醚离心洗涤3-5次，后置于真空干燥箱中50-70℃下干燥10-12小时;
3)离子交换：将经过步骤2)制备得到的表面修饰的多孔石墨烯微球浸泡在质量分数为10-20%的血卟啉的水溶液中浸泡60-72小时，进行离子交换，后过滤并用水洗涤3-5次，置于真空干燥箱中50-70℃下干燥10-12 小时;
其中，步骤1)中所述氧化石墨烯、去离子水、造孔剂、葡萄糖的质量比为1:10:(0.2-0.7):1;
所述造孔剂选自聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚丙烯酸丁酯微球中的一种或几种;
所述有机溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种;
步骤2)中所述多孔石墨烯微球、乙醇、1,3,5-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、卤代烷烃的质量比为(3-5)： (10-15)：1：(1-2);
所述卤代烷烃选自氯乙烷、氯丙烷、溴丙烷、溴乙烷中的一种或几种;
一种纳米重金属废水离子吸附微球，采用所述纳米重金属离子吸附微球的制备方法制备得到。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明提供的纳米重金属离子吸附微球的制备方法简单易行，对设备要求不高，原料易得，价格低廉。
(2)本发明提供的纳米重金属离子吸附微球，多孔石墨烯微球由于其多孔结构，对重金属离子具有较高的吸附性及脱吸附能力，可以重复利用次数多。
(3)本发明提供的纳米重金属离子吸附微球，在微球表面修饰有三嗪类化合物，并通过离子键与血卟啉固定连接，表面的氨基、羧基使得吸附微球对重金属离子的吸附能力进一步加大。
(4)本发明提供的纳米重金属离子吸附微球，分子链中含有共轭结构，在保持高效吸附性的同时，还具有可见光催化作用，从而有效对污水中其他有机污染物进行处理。