去除铬离子吸附材料的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种吸附材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着工业的发展，重金属离子的污染日趋严重，含重金属离子废水的大量排放，对土壤和水体造成了严重的污染，直接影响了人类正常的饮用水卫生状况。水环境中的重金属离子对人类健康和生态环境的危害越来越引起人们的重视。重金属离子可以通过食物链在生物体内富集，从而引起严重的健康问题。虽然，重金属离子中有些痕量元素在人类的新陈代谢系统过程中起着十分重要的作用，但是它们在高浓度情况下都是有毒的，会引起严重的生理或神经损伤。在这些重金属离子中，铬被认为是毒性最强的金属之一。
[0003]铬作为一种氧化还原活性金属元素，通常以三价铬[Cr(III)]或者六价铬[Cr(VI)]这两种最稳定的氧化态形式存在于自然界及工业废水中。Cr(VI)具有可溶性，能够以Cr042—或者HCr04—形态通过细胞膜及氧化生物分子扩散渗入细胞内，从而导致Cr(VI)比Cr
(III)有更大的危险性，对生态环境和人类健康构成严重威胁。其毒性大约是Cr(III)的五百倍，同时也被美国环境保护署(EPA)和中国环境保护局(EPB)定义为129种重点污染物的最筒优先级。
[0004]六价铬[Cr(VI)]的污染来源主要是采矿、冶金、电镀行业、金属深加工、钢铁制造、原子能发电厂、杀菌剂、制革、染料、纺织工业和铬酸盐制备工业产生的废水。全国电镀厂大约有I万家，每年排放的含铬废水就达40亿m3。据国家环境质量监测网《2010年全国环境质量状况报告》显示，我国地表水源水质受重金属污染情况十分严重，全国各地的江河湖库都受到了重金属的污染。其中，在松花江、西南诸河、海河、辽河、长江和黄河等地表水源中共有四十多个断面都显示出重金属铬超标现象。因此，含铬废水中重金属铬的有效去除与回收技术的研发已成为近年来研究的热点之一。
[0005]综合比较国内外废水除铬方法，吸附法，尤其是纳米吸附剂，由于具有大的比表面积、多的吸附位点，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，结构与石墨稀相似，在一■维基面上和边缘处有含氧官能团(轻基、环氧基、幾基和竣基)，其中轻基、环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边缘。由于含氧官能团的存在，使氧化石墨烯具有亲水性，在水中有良好的分散性以及负电荷氛围，成为金属离子吸附的首选材料。氧化石墨烯制备条件温和且廉价，还可以通过与其它材料化学修饰改善其吸附效果，因此在重金属废水处理方面具有广阔的应用前景。Abbas合成N1.5Zn0.5Fe204纳米材料吸附Cr(VI)，其最大吸附量为48.5mg/g。Mohammad利用单壁和多壁的碳纳米管吸附Cr(VI)离子，吸附量分别为1.26和2.351^/^。1^合成？6304咖11^02呢0微球最大吸附量为117.94mg/g。这些材料对Cr(VI)离子吸附量小，并且吸附范围小。因此，制备一种简单高效、吸附范围大的Cr(VI)离子吸附材料成为迫切需要。
【发明内容】
[0006]本发明是为了解决现有方法制备的吸附材料吸附量小的技术问题，提供了一种去除铬离子吸附材料的制备方法。
[0007]去除铬离子吸附材料的制备方法如下:
[0008]一、将0.l-0.3g氧化石墨烯溶于200-400mL去离子水中，继续加入2-5g六水氯化镍搅拌，得到混合溶液a;
[0009]二、将l-3mL水合肼溶于20-60mL pH值为9.5的碳酸缓冲液，得到混合溶液b;
[0010]三、将混合溶液a滴入混合溶液b中，反应20_60min后，分别用水和乙醇洗涤、干燥，得到去除铬离子吸附材料。
[0011 ]本发明相对于现有技术相比较，其优点在于:
[0012](I)本发明常温一步合成得到产物，成本低并且反应过程简单，可操作性强，适合工业化生产。
[0013](2)本发明反应过程中以水作为溶剂，无毒，无污染，环境友好材料。
[0014](3)本发明中所制备的去除铬离子吸附材料(G0/Ni0)对铬离子具有优异的吸附效果。GO对Cr (VI)的吸附量为34.23mg/g;本发明制得去除铬离子吸附材料(G0/Ni0)对Cr (VI)的吸附量为192.68mg/g。
[0015](4)本发明所制备的去除铬离子吸附材料(G0/Ni0)的最佳吸附范围大，可以达到pH 3-5之间。并且不受温度的影响。
【附图说明】
[0016]图1是实验一中氧化石墨烯(GO)的透射电镜图；
[0017]图2是实验一中去除铬离子吸附材料(G0/Ni0)的透射电镜图；
[0018]图3是实验一中去除铬离子吸附材料(G0/Ni0)的透射电镜图；
[0019]图4是实验一中氧化石墨烯(GO)和去除铬离子吸附材料(G0/Ni0)铜离子的吸附量对比图；
[0020]图5是不同pH对吸附量的影响曲线。
【具体实施方式】
[0021]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0022]【具体实施方式】一:本实施方式去除铬离子吸附材料的制备方法如下:
[0023]一、将0.l-0.3g氧化石墨烯溶于200-400mL去离子水中，继续加入2-5g六水氯化镍搅拌，得到混合溶液a;
[0024]二、将l-3mL水合肼溶于20-60mL pH值为9.5的碳酸缓冲液，得到混合溶液b;
[0025]三、将混合溶液a滴入混合溶液b中，反应20_60min后，分别用水和乙醇洗涤、干燥，得到去除铬离子吸附材料。
[0026]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是步骤一中所述氧化石墨烯的加入量为0.2g。其它与【具体实施方式】一相同。
[0027]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同的是步骤一中氧化石墨烯溶于300mL去离子水中。其它与【具体实施方式】一或二之一相同。
[0028]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是步骤一中加入
2.5-4.5g六水氯化镍搅拌。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0029]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是步骤一中加入3.2g六水氯化镍搅拌。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0030]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是步骤二中将
2.3mL水合肼溶于碳酸缓冲液。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0031]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是步骤二中水合肼溶于50mL pH值为9.5的碳酸缓冲液。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0032]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是步骤三中反应22-55min。其它与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0033]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是步骤三中反应30-50min。其它与【具体实施方式】一至八之一相同。
[0034]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是步骤三中反应40min。其它与【具体实施方式】一至九之一相同。
[0035]采用下述实验验证本发明效果:
[0036]实验一:
[0037]除铬离子吸附材料的制备方法如下:
[0038]一、将0.2g氧化石墨烯(GO)溶于300mL去离子水中，继续加入3.2g六水氯化镍搅拌，得到混合溶液a;
[0039]二、将2.3mL水合肼溶于50mL pH值为9.5的碳酸缓冲液，得到混合溶液b;
[0040]三、将混合溶液a滴入混合溶液b中，反应30min后，分别用水和乙醇洗涤、干燥，得到去除铬离子吸附材料(G0/Ni0)。
[0041]由图1-图3可知，经过N1复合后的GO表面分散着大量的粒子。而且这种方法制备的纳米粒子具有稳定的晶格结构，根据晶格间距可以确定该材料为G0/Ni0。
[0042 ]由图4可知本实验所制备的G0/Ni O吸附材料对Cr (VI)具有良好的吸附效果。该材料的最佳吸附PH较其它铬离子吸附材料范围大，可以更好的应用于工业废水处理(如图5)。因此，该材料对Cr (VI)的实际应用中有广阔的应用前景。
【主权项】
1.去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于去除铬离子吸附材料的制备方法如下: 一、将0.1-0.3g氧化石墨稀溶于200-400mL去离子水中，继续加入2_5g六水氯化镍搅拌，得到混合溶液a; 二、将l-3mL水合肼溶于20-60mLpH值为9.5的碳酸缓冲液，得到混合溶液b; 三、将混合溶液a滴入混合溶液b中，反应20-60min后，分别用水和乙醇洗涤、干燥，得到去除铬离子吸附材料。2.根据权利要求1所述去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述氧化石墨烯的加入量为0.2g。3.根据权利要求1所述去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于步骤一中氧化石墨稀溶于300mL去离子水中。4.根据权利要求1所述去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于步骤一中加入2.5-4.5g六水氯化镍搅拌。5.根据权利要求1所述去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于步骤一中加入3.2g六水氯化镍搅拌。6.根据权利要求1所述去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于步骤二中将2.3mL水合肼溶于碳酸缓冲液。7.根据权利要求1所述去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于步骤二中水合肼溶于50mL pH值为9.5的碳酸缓冲液。8.根据权利要求1所述去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于步骤三中反应22-55min09.根据权利要求1所述去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于步骤三中反应30-50mino10.根据权利要求1所述去除铬离子吸附材料的制备方法，其特征在于步骤三中反应40mino
【专利摘要】去除铬离子吸附材料的制备方法，它涉及一种吸附材料的制备方法。本发明是为了解决现有方法制备的吸附材料吸附量小的技术问题。本方法如下：一、将0.1-0.3g氧化石墨烯溶于200-400mL去离子水中，继续加入2-5g六水氯化镍搅拌，得到混合溶液a；二、将1-3mL水合肼溶于20-60mL？pH值为9.5的碳酸缓冲液，得到混合溶液b；三、将混合溶液a滴入混合溶液b中，反应20-60min后，分别用水和乙醇洗涤、干燥，得到去除铬离子吸附材料。本发明制得去除铬离子吸附材料(GO/NiO)对Cr(VI)的吸附量为192.68mg/g。最佳吸附范围大，可以达到pH？3-5之间。本发明属于吸附材料的制备领域。
【IPC分类】B01J20/30, B01J20/20, C02F1/28
【公开号】CN105618018
【申请号】CN201610012923
【发明人】于洪文, 张可心
【申请人】中国科学院东北地理与农业生态研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月8日