一种可用于处理含染料废水的吸附剂及其制备和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能材料领域，具体涉及一种可用于处理含染料废水的吸附剂及其制 备和应用。
【背景技术】
[0002] 染料工业是国民经济中的重要行业，其产品的应用主要是在纺织品、皮革、食品、 油墨、涂料以及橡胶等邻域。我国是染料大国，能生产600多个品种的染料，染料的产量和 贸易都居世界第一位。同时染料行业也是高能耗、高污染产业。在染料的生产和使用的过程 中约有8%~20%的染料释放到水中，染料废水已成为威胁我国水环境安全的重要因素。
[0003] 由于染料工业工艺复杂，染料及其中间体的种类繁多，染料废水的性质也各不相 同。染料废水具有水量大，有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属于难 处理的工业废水。传统的废水处理方法有物化法、化学法、生化法、物理吸附法等，但是目前 的方法对难降解的有机废水的治理难度很大，且只对高浓度的染料有较好的去除效果，已 经满足不了越来越高的环保要求。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种可用于处理 含染料废水的吸附剂的制备方法。
[0005] 本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的可用于处理含染料废水的吸附 剂。
[0006] 本发明的再一个目的在于提供上述可用于处理含染料废水的吸附剂的应用。
[0007] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种可用于处理含染料废水的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009] (1)将3质量份预氧化石墨固体加入69体积份浓硫酸中并搅拌10~15min，然后 在搅拌条件下加入9质量份高锰酸钾，反应阶段保证温度低于KTC，保温30~50min，得到 分散均匀的预氧化石墨烯悬浮液；
[0010] ⑵将步骤（1)得到的预氧化石墨烯悬浮液升温至33~38°C，并在搅拌条件下于 7min内加入60~70体积份水，然后加入3质量份微晶纤维素反应30~60min，得到氧化 石墨烯和纳米微晶纤维素的混合物；反应结束后趁热进行过滤，同时用水洗涤滤饼至中性， 干燥，即得所述可用于处理含染料废水的吸附剂。
[0011] 上述制备方法中，所述的预氧化石墨固体要以稍慢（100~200r/min)的转速搅拌 10~15min，然后再加速至200~300r/min搅拌并缓慢加入9质量份KMnO4，才能得到分 散均匀的预氧化石墨烯悬浮液；所述微晶纤维素的加入应该在去离子水全部加入后立即进 行，反应结束后必须趁热过滤，才能得到可用于处理含染料废水的吸附剂氧化石墨烯/纳 米微晶纤维素复合材料。
[0012] 步骤（1)中所述的预氧化石墨固体加入浓硫酸中之后以100~200r/min的转速 搅拌；在200~300r/min的转速搅拌下加入高猛酸钾。
[0013] 步骤⑴中所述的预氧化石墨固体通过以下步骤制备得到：将12. 5质量份K2S2O8 和12. 5质量份P2O5加入120体积份浓硫酸中，搅拌均匀后加入5质量份石墨粉，充分混合 后于80°C反应6小时；反应结束后，加入水稀释悬浮液至温度不再变化；进一步洗涤，抽滤 至滤液pH呈中性；干燥滤饼，即得到预氧化石墨固体。
[0014] 步骤（2)中所述的搅拌转速为100~200r/min。
[0015] -种由上述制备方法获得的可用于处理含染料废水的吸附剂。
[0016] 上述可用于处理含染料废水的吸附剂可用于吸附阳离子染料、阴离子染料和非离 子染料。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
[0018] 本发明制得的可用于处理含染料废水的吸附剂氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复 合材料在吸附低浓度（<l〇〇mg/L)染料和染料废水中的有机物时效果非常明显，而且制备 工艺简单，易于操作。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0020] 本发明实施例采用的预氧化石墨固体通过预氧化方法制备，其步骤如下：在 250mL的圆底烧瓶中加入120mL浓硫酸，再先后加入12. 5g的K2S2OjP12. 5g的P205,搅拌 均匀后加入5g石墨粉，充分混合后将圆底烧瓶放入恒温水浴锅中，稳定温度为80°C，反应6 小时；反应结束后，缓慢加入蒸馏水稀释悬浮液至温度不再变化；进一步洗涤，抽滤至滤液 PH呈中性；干燥滤饼，即得到预氧化石墨固体。
[0021] 实施例1
[0022] -种可用于处理含染料废水的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0023] (1)在500mL的圆底烧瓶中加入69mL浓硫酸和3g预氧化石墨固体并以100r/min 的转速搅拌l〇min，然后在转速为200r/min的搅拌条件下缓慢加入9g高锰酸钾，反应阶段 保证温度低于l〇°C，保温30min，得到分散均匀的预氧化石墨烯悬浮液；
[0024] (2)将步骤（1)得到的悬浮液升温至32°C，并在转速为lOOr/min的搅拌条件下于 7min内缓慢加入60mL去离子水，然后加入3g微晶纤维素反应30min，得到氧化石墨烯和 纳米微晶纤维素的混合物；反应结束后趁热进行过滤，同时用去离子水洗涤滤饼至中性，干 燥，即得所述可用于处理含染料废水的吸附剂氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料。
[0025] 实施例2
[0026] -种可用于处理含染料废水的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0027] (1)在500mL的圆底烧瓶中加入69mL浓硫酸和3g预氧化石墨固体并以150r/min 的转速搅拌13min，然后在转速为250r/min的搅拌条件下缓慢加入9g高锰酸钾，反应阶段 保证温度低于l〇°C，保温40min，得到分散均匀的预氧化石墨烯悬浮液；
[0028](2)将步骤（1)得到的悬浮液升温至35°C，并在转速为150r/min的搅拌条件下于 7min内缓慢加入67mL去离子水，然后加入3g微晶纤维素反应45min，得到氧化石墨稀和 纳米微晶纤维素的混合物；反应结束后趁热进行过滤，同时用去离子水洗涤滤饼至中性，干 燥，即得所述可用于处理含染料废水的吸附剂氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料。
[0029] 实施例3
[0030] -种可用于处理含染料废水的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0031] (1)在500mL的圆底烧瓶中加入69mL浓硫酸和3g预氧化石墨固体并以200r/min 的转速搅拌15min，然后在转速为300r/min的搅拌条件下缓慢加入9g高锰酸钾，反应阶段 保证温度低于l〇°C，保温50min，得到分散均匀的预氧化石墨烯悬浮液；
[0032] (2)将步骤（1)得到的悬浮液升温至38°C，并在转速为200r/min的搅拌条件下于 7min内缓慢加入70mL去离子水，然后加入3g微晶纤维素反应60min，得到氧化石墨稀和 纳米微晶纤维素的混合物；反应结束后趁热进行过滤，同时用去离子水洗涤滤饼至中性，干 燥，即得所述可用于处理含染料废水的吸附剂氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料。
[0033] 实施例4:氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料吸附染料性能的测试
[0034] 对实施例1~3制备得到的氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料以及氧化石墨 烯对染料的吸附性能进行检测，测试结果如表1所示。
[0035] 取上述制备好的氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料0. 05g，加入到40mL浓 度为50mg/L的染料溶液中常温下超声lOmin，然后吸附Ih再以lOOOOr/min的转速离心 lOmin，利用紫外分光光度法测定离心上清液中的染料浓度。氧化石墨烯/纳米微晶纤维素 复合材料对染料的吸附率按下式计算：
[0036] A= (C0-C1) /C0X100 %
[0037] 式中：C。，(^分别为吸附前溶液中和吸附后上清液中的染料浓度（mg/L) ;A为吸附 率（％ )〇
[0038] 表1实施例1~3制得的氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料和氧化石墨烯对 不同染料的
[0039] 吸附率
[0040]
[0041]由表1可以看出，本发明制得的氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料对染料的 吸附效果较氧化石墨烯的吸附效果要好的多。
[0042] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种可用于处理含染料废水的吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将3质量份预氧化石墨固体加入69体积份浓硫酸中并搅拌10~15min，然后在搅 拌条件下加入9质量份高锰酸钾，反应阶段保证温度低于KTC，保温30~50min，得到分散 均匀的预氧化石墨烯悬浮液； (2) 将步骤（1)得到的预氧化石墨烯悬浮液升温至33~38°C，并在搅拌条件下于7min 内加入60~70体积份水，然后加入3质量份微晶纤维素反应30~60min，得到氧化石墨烯 和纳米微晶纤维素的混合物；反应结束后趁热进行过滤，同时用水洗涤滤饼至中性，干燥， 即得所述可用于处理含染料废水的吸附剂。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)中所述的预氧化石墨固体加 入浓硫酸中之后以100~200r/min的转速搅拌；在200~300r/min的转速搅拌下加入高 锰酸钾。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)中所述的预氧化石墨固体通 过以下步骤制备得到：将12. 5质量份K2S2OjP 12. 5质量份P 205加入120体积份浓硫酸中， 搅拌均匀后加入5质量份石墨粉，充分混合后于80°C反应6小时；反应结束后，加入水稀释 悬浮液至温度不再变化；进一步洗涤，抽滤至滤液pH呈中性；干燥滤饼，即得到预氧化石墨 固体。4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2冲所述的搅拌转速为100~ 200r/min〇5. -种由权利要求1至4任一项所述制备方法获得的可用于处理含染料废水的吸附 剂。6. 权利要求5所述的可用于处理含染料废水的吸附剂的应用，其特征在于，所述吸附 剂用于吸附阳离子染料、阴离子染料和非离子染料。
【专利摘要】本发明属于功能材料领域，公开了一种可用于处理含染料废水的吸附剂及其制备和应用。所述制备方法为：将预氧化石墨烯固体与高锰酸钾先后加入到浓硫酸中，通过机械搅拌得到分散均匀的悬浮液；然后加入去离子水和微晶纤维素进行反应，得到所述可用于处理含染料废水的吸附剂氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料。本发明制得的氧化石墨烯/纳米微晶纤维素复合材料对染料的吸附能力相比氧化石墨烯有了很大的提高，尤其对于低浓度染料(＜100mg/L)的吸附效果非常明显，而且制备工艺简单，易于操作。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/30, B01J20/24
【公开号】CN105056899
【申请号】CN201510450473
【发明人】杨飞, 张杨, 杨仁党, 王斌, 王瑞彬
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月28日