较，考察Pb2+浓度对去除效率的影响。具体的应用方法为:
[0076]实验组:分别设置5个0.5m3处理池，经检测，处理池水溶液中Pb 2+浓度分别为
1.1012，9.9874，20.1235，40.125，60.451mg/L。在 5 处理池中分别加入于 Pb2+总质量 26 倍的实施例1中的石墨烯修饰的生物炭复合材料，保持PH = 7.0，搅拌4h后，用孔径为0.22微米的滤膜过滤处理过的水溶液，检测滤液中Pb2+的浓度。
[0077]对照组:分别设置5个0.5m3处理池，经检测，处理池水溶液中Pb 2+浓度分别为
1.1012，9.9874，20.1235，40.125，60.451mg/L。在 5 处理池中分别加入于 Pb2+总质量 26 倍的对比例I中的未被处理的生物炭，保持pH= 7.0，搅拌4h后，用孔径为0.22微米的滤膜过滤处理过的水溶液，检测滤液中Pb2+的浓度。
[0078]考察实验组和对照组中Pb2+的去除效率，结果如附图7所示。从附图7可以得出，随着Pb2+浓度的增加，吸附容量在不断增加，之后增大速率在不断减小，而吸附效率却在整个过程中不断的减少。这是因为吸附剂所含有的吸附位点的数量是一定的，当有过多的Pb2+存在时，吸附剂的吸附容量达到饱和，不能再吸附污染物，吸附效率会慢慢变小。通过拉格朗日模型对吸附等温线拟合，可得出石墨烯修饰的生物炭复合材料对Pb2+的吸附容量是未被处理的生物炭的2倍以上。由此，可得出本发明所合成的石墨烯修饰的生物炭复合材料在吸附容量方面比未被处理的生物炭具有明显的优势。
[0079]实施例5:
[0080]—种本发明的实施例1中的石墨烯修饰的生物炭复合材料去除水体中Pb2+的应用，与对比例I中的未被处理的生物炭的去除Pb2+的效果相比较，考察吸附层厚度对去除效率的影响。具体的应用方法为:
[0081]分别设置2个20cmX2cm的玻璃柱状固定吸附系统，其中一个采用实施例1中的石墨烯修饰的生物炭复合材料，另一个采用对比例I中的未被处理的生物炭。分别将Pb2+的浓度为20mg/L的水体以3mL/min的流动速度为通过两个固定吸附系统，调节固定吸附系统中吸附层层厚度分别为0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm。考察吸附层层厚度对吸附效率的影响，如图8所示:随着两种未被处理的生物炭和石墨烯修饰的生物炭复合材料吸附剂层厚度的增加，吸附效率也随之增加。这是因为随着厚度的增加，增加了吸附剂的比表面积，从而增加了 Pb2+与吸附剂的接触位点，有充足的时间使Pb 2+与吸附剂的活性位点接触。
[0082]实施例6:
[0083]—种本发明的实施例1中的石墨烯修饰的生物炭复合材料去除水体中Pb2+的应用，与对比例I中的未被处理的生物炭的去除Pb2+的效果相比较，考察流动速率对吸附效率的影响，具体的应用方法为:
[0084]分别设置2个20cmX2cm的玻璃柱状固定吸附系统，其中一个采用实施例1中的石墨烯修饰的生物炭复合材料，另一个采用对比例I中的未被处理的生物炭。吸附层层厚度为 4mm，将 Pb2+的浓度为 20mg/L 的水体分别以 lmL/min、3mL/min、5mL/min、7mL/min、9mL/min的流动速度通过两个固定吸附系统。考察流动速度对吸附效率的影响，考察结果如图9所示:，随着流动速度的增加，Pb2+的去除效率降低，这是因为随着流动速度的增加，Pb 2+没有足够的时间与吸附剂相接触，也没有足够的时间使Pb2+扩散到吸附剂的微孔中。
[0085]实施例7:
[0086]—种本发明的实施例1中的石墨烯修饰的生物炭复合材料去除水体中Pb2+的应用，与对比例I中的未被处理的生物炭的去除Pb2+的效果相比较，考察两种吸附材料的穿透曲线，具体的应用方法为:
[0087]分别设置2个20cmX2cm的玻璃柱状固定吸附系统，其中一个采用实施例1中的石墨烯修饰的生物炭复合材料，另一个采用对比例I中的未被处理的生物炭。吸附层层厚度为4mm，将Pb2+的浓度为20mg/L的水体分别以3mL/min的流动速度通过两个固定吸附系统，在第1min开始检测固定床流出液中Pb2+的浓度，然后每隔20min检测一次，计算流出液中Pb2+的浓度与初始浓度的比值，绘制穿透曲线，考察结果图10所示:未被处理的生物炭和石墨稀修饰的生物炭复合材料的穿透时间分别为100，250min。这表明在实际应用中，本发明所合成的石墨烯修饰的生物炭复合材料比未被处理的生物炭更有实际应用潜力。
[0088]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种石墨烯修饰的生物炭复合材料，其特征在于，所述石墨烯修饰的生物炭复合材料包括石墨烯，十二烷基苯磺酸钠和生物炭，所述石墨烯通过十二烷基苯磺酸钠负载在生物炭上形成网状支架结构。2.—种权利要求1所述石墨稀修饰的生物炭复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将石墨烯加入十二烷基苯磺酸钠溶液中，超声溶解，使石墨烯最终剥落成石墨烯片层，得到石墨烯悬浮液； (2)将樟木锯肩加入到所述步骤(I)制备得到的石墨烯悬浮溶液中，搅拌、干燥得到混合物； (3)将所述步骤(2)中制备的混合物进行热解得到石墨烯修饰的生物炭复合材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中所述十二烷基苯磺酸钠溶液中十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.1?0.8g/L ;所述石墨烯悬浮液中石墨烯的浓度为0.0lg/1OOmL ?0.08g/100mL。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述樟木锯肩与石墨烯的质量比为2.0: 0.01?0.08，所述搅拌的时间为0.5?Ih ;所述干燥的温度为70?90。。。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述热解过程具体为:在氮气氛围下，以600°C?650°C热解lh。6.—种权利要求1所述的石墨稀修饰的生物炭复合材料或权利要求2至5所述制备方法制备得到的石墨烯修饰的生物炭复合材料处理水体中Pb2+的应用。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用方法为:将石墨烯修饰的生物炭复合材料加入水体中，搅拌，用滤膜过滤，完成水体中Pb2+的处理。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述石墨烯修饰的生物炭复合材料的用量为水体中Pb2+含量的25?30倍；所述搅拌时间为2?8h ;所述水体中Pb2+的浓度为I?60mg/L ;所述处理过程中控制水体pH为2?8。9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用方法为:将石墨烯修饰的生物炭复合材料放入柱状固定吸附系统中，水体流过固定吸附系统，完成水体中Pb2+的处理。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述水体中Pb2+的浓度为I?20mg/L ;所述柱状固定吸附系统中吸附层的厚度为2mm?4mm ;水体的流动速率为lmL/min?5mL/mino
【专利摘要】本发明提供了一种石墨烯修饰的生物炭复合材料及其制备方法和应用，石墨烯修饰的生物炭复合材料包括石墨烯，十二烷基苯磺酸钠和生物炭，石墨烯通过十二烷基苯磺酸钠负载在生物炭上形成网状支架结构。其制备方法为：将石墨烯加入十二烷基苯磺酸钠溶液中，超声溶解，使石墨烯最终剥落成石墨烯片层得到石墨烯悬浮液；将樟木锯屑加入到石墨烯悬浮溶液中，搅拌、干燥得到混合物；将混合物进行热解得到石墨烯修饰的生物炭复合材料。本发明中的石墨烯修饰的生物炭复合材料具有吸附容量大、吸附效率高等特点，可大规模应用于去除水体中的Pb2+。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/30, B01J20/22, C02F1/62
【公开号】CN105056891
【申请号】CN201510419305
【发明人】梁婕, 刘俊锋, 袁兴中, 曾光明, 董浩然, 武海鹏, 张长
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月16日