本发明涉及水污染控制技术领域，具体涉及一种羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料的制备方法及其在水处理中的应用。
背景技术：
随着化学工业的飞速发展，有机氯化合物在医药、农用品、纺织品、日用化学品及公共卫生等领域得到了广泛应用的同时也造成了严重的环境污染。许多有机氯化合物毒性大、难生物降解、半衰期长、具有“三致效应”和遗传毒性，这些有机氯化合物在环境中长期残留会对环境造成影响进而危害各种生物及人体的健康。
氯酚类芳香族化合物是一类典型有机氯化合物，进入环境中后会对各种生物产生毒害作用，严重时会导致整个生态系统的破坏。同时近几年研究表明，大多数氯酚类化合物是内分泌干扰物或者是潜在的内分泌干扰物，当它们长期存在于生物体内时，会造成生物体的内分泌紊乱，能对各种生物及人体生殖系统造成毒害影响，即使在较低浓度也会对生物体造成危害。研究表明氯酚会对水生生物产生毒害作用。当淡水或海洋中的浓度达1～10μg/L时便会对水生生物产生急性毒害作用。
环境中氯酚类物质主要来自环境中自然合成产生、含氯有机物的降解、加工或净化工艺中的副产品以及人工合成的含氯化合物。
目前我国对氯酚的控制主要控制在水污染控制领域。根据我国《地表水环境质量标准》(GB‐3838‐2002)的规定，地表水V类水体中挥发酚的最高允许浓度为0.1mg/L；我国《生活饮用水水质标准》(GB5749‐2006)中规定生活饮用水中挥发酚类浓度不超过0.002mg/L；我国《城市供水水质标准》(CJ/T206‐2005)规定氯酚总量(包括2一氯酚、2，4一二氯酚、2，4，6一三氯酚)不得超过0.01mg/L。
目前常规控制氯酚类污染物方法有化学氧化法、光催化、膜分离法、生物降解法、吸附法等。化学氧化法采用强氧化剂如O3、Fenton试剂等进行氧化处理，处理含酚废水效果明显但是氧化剂成本高且技术设备要求高；光催化氧化法通过催化产生羟基自由基来氧化氯酚，此法虽然处理效果好且反应时间短，但在某些处理过程中可能会产生毒性更大的中间产物，使得化学法处理氯代酚难以得到广泛应用；膜分离法是通过合成膜过滤处理含酚废水，但是膜在长时间运行后易被堵塞，导致膜的通透量下降，膜组件要经常更换，导致运行成本高，这些问题使得膜分离技术在实际应用中有一定的局限性；生物法处理含酚废水虽然成本低、无二次污染，但是生物系统处理效率低，运行的稳定性差限制了生物法处理含酚废水的应用。吸附法处理含酚废水不会受到水量、冲击的影响，具有运行成本低、无中间产物生产、高效的优点，运用吸附法处理含酚废水能克服以上众多缺点。
目前吸附法处理氯酚的材料种类很多，如碳基质为主的活性炭、碳纤维等，有机物/高聚物为主的树脂、壳聚糖微球等以及以无机矿物基质为主的蒙脱石、水滑石等。
本法提供一种由羟基氧化铁与氧化石墨烯复合材料来处理含酚废水的方法，氧化石墨烯是一种石墨烯衍生物，是一种新型的二维纳米材料，巨大的比表面积和大量的含氧官能团使其成为性能良好的吸附剂。二维的纳米材料在实际应用中容易发生不可逆的堆叠而发生聚团，本法通过羟基氧化铁对氧化石墨烯的进行改性，使其成为性能稳定的优良的水处理吸附剂，有效处理含酚废水。
技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料的制备方法并将其应用于处理含酚废水。
本发明采取的技术方案通过以下步骤实现：
一种羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料是由氧化石墨烯的悬浊液和羟基氧化铁的悬浊液在按照体积比1:1～2混合、分散后通过水热法复合而成。
一种羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料中的羟基氧化铁组分是利用水热法将Fe(NO3)3`2H2O与NaOH按照质量比0.5～1.2:1加入100ml去离子水中混合30min，在120～150℃的烘箱中保持24小时，离心干燥后制得。
一种羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料中的氧化石墨是石墨粉与高锰酸钾按照质量比1:1～3，加入浓硫酸与浓磷酸体积比为6～8:1的混酸，50℃水浴加热2h，制得。
一种羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料的复合步骤：
(1)取1g的氧化石墨固体，加入50ml去离子水，分散5～10min，即制得质量体积分数约为0.02g/ml的氧化石墨烯悬浊液；
(2)将取0.5～1g的羟基氧化铁于50ml去离子水中，分散5min，即制得质量体积分数0.1～0.2g/ml羟基氧化铁的悬浊液；
(3)将分散均匀的羟基氧化铁悬浊液加入到已经分散的氧化石墨烯悬浊液中，并将混合液分散5～10min，在120℃的烘箱中保持12～24h，离心干燥后即制得所述复合材料。
上述氧化石墨烯通过石墨烯上基团与羟基氧化铁基团间的静电力结合而形成羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料。
将制得的羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料用于含酚废水的处理，具体步骤如下：取羟基氧化铁/氧化石墨烯复合吸附材料0.5～5g投入1000ml的含有对氯酚浓度为10～60mg/l的废水中，在恒温摇床上充分震荡，控制水温在25℃，反应3h后将废水过滤，检测对氯酚去除率为87～93.2％，出水氯酚浓度在1.3～5.2mg/l，吸附量为11～17.4mg/l。
本发明制备的羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料具有如下优点：
1、本发明羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料中氧化石墨烯与羟基氧化铁的复合能有效避免氧化石墨烯的聚团，氧化石墨烯能有效的保持二维结构；
2、本发明使用的氧化石墨烯是中度氧化的石墨烯，具有丰富的含氧基团和较大的比表面积，能高效吸附氯酚；
3、羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料中羟基氧化铁作为基底，具有一定吸附和氧化作用，能吸附并氧化部分氯酚。
具体实施方式
实施例1
石墨粉与高锰酸钾按照质量比1:1，加入硫酸与磷酸体积比为8:1的混酸，50℃水浴加热2h。将氧化后的石墨过滤、烘干、研磨成粉备用。
将氧化石墨质量与去离子水体积按1g:50ml，混合、分散5～10min制得0.02g/ml的氧化石墨烯的悬浊液。
将Fe(NO3)3`2H2O与NaOH按照物质量比1.2:1加入100ml去离子水中混合30min，在150℃的烘箱中保持24小时制得。
将制得羟基氧化铁质量与去离子水体积按照0.5g:50ml混合，分散5min制得0.1g/ml的羟基氧化铁悬浊液。将分散均匀的羟基氧化铁悬浊液加入到已经分散的氧化石墨烯悬浊液中，并将混合液分散5～10min，在120℃的烘箱中保持24h。
将制得的羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料用于含酚废水的处理，具体步骤如下：取羟基氧化铁/氧化石墨烯复合吸附材料0.5g投入1000ml的含有对氯酚浓度为10mg/l的废水中，在恒温摇床上充分震荡，控制水温在25℃，反应3h后将废水过滤过滤，，出水氯酚浓度在1.3mg/l，吸附量为17.4mg/g。检测对氯酚去除率为87％
实施例2
石墨粉与高锰酸钾按照质量比1:2，加入硫酸与磷酸体积比为7:1的混酸，50℃水浴加热2h。将氧化后的石墨过滤、烘干、研磨成粉备用。
将氧化石墨质量与去离子水体积按1g:50ml混合、分散5～10min制得0.02g/ml的氧化石墨烯的悬浊液。
将Fe(NO3)3`2H2O与NaOH按照物质量比1：1加入100ml去离子水中混合30min，在120℃的烘箱中保持24小时制得。
将制得羟基氧化铁质量与去离子水体积按照1g:50ml混合，分散5min制得0.2g/ml的羟基氧化铁悬浊液。将分散均匀的羟基氧化铁悬浊液加入到已经分散的氧化石墨烯悬浊液中，并将混合液分散5～10min，在120℃的烘箱中保持24h。
将制得的羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料用于含酚废水的处理，具体步骤如下：取羟基氧化铁/氧化石墨烯复合吸附材料3g投入1000ml的含有对氯酚浓度为50mg/l的废水中，在恒温摇床上充分震荡，控制水温在25℃，反应3h后将废水过滤过滤，，出水氯酚浓度在3.4mg/l，吸附量为15.5mg/g。检测对氯酚去除率为93.2％
实施例3
石墨粉与高锰酸钾按照质量比1:3，加入硫酸与磷酸体积比为6:1的混酸，50℃水浴2h。将氧化后的石墨过滤、烘干、研磨成粉备用。
将氧化石墨质量与去离子水体积按1g:50ml，混合、分散5～10min制得0.02g/ml的氧化石墨烯的悬浊液。
将Fe(NO3)3`2H2O与NaOH按照物质量比0.5:1加入100ml去离子水中混合30min，在120℃的烘箱中保持24小时制得。
将制得羟基氧化铁质量与去离子水体积按照1g:50ml混合，分散5min制得0.2g/ml的羟基氧化铁悬浊液。将分散均匀的羟基氧化铁悬浊液加入到已经分散的氧化石墨烯悬浊液中，并将混合液分散5～10min，在120℃的烘箱中保持24h。
将制得的羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料用于含酚废水的处理，具体步骤如下：取羟基氧化铁/氧化石墨烯复合吸附材料5g投入1000ml的含有对氯酚浓度为60mg/l的废水中，在恒温摇床上充分震荡，控制水温在25℃，反应3h后将废水过滤过滤，，出水氯酚浓度在5.2mg/l，吸附量为11mg/g。检测对氯酚去除率为91.3％。
本发明公开和提出的一种羟基氧化铁/氧化石墨烯复合材料的制备方法及其在水处理中的应用，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。