本發明屬于工業污水處理
技術領域：
，具體涉及一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑及制備方法。技術背景改革開放以來，我國工業產業得到長足的發展，但同時造成嚴重的水污染問題。據統計全國每年污水排放中，僅10％的生活污水和70％的工業污水得到處理，且其中約有一半工業污水處理設施的出水達不到國家排放標準，其余未處理的污水則直接排入江河湖泊中，致使我國的水環境遭受了嚴重污染和破壞；城鎮生活污水的排放量正隨著城鎮建設與發展而呈遞增的趨勢。其中江河湖泊中的高價金屬離子(包括有毒金屬離子)含量越來越高，部分陶瓷企業、鋼鐵企業、化工企業等排放的污水中，Pb2+、Cr6+等嚴重超標，污水問題尤其是污水中重金屬離子超標問題亟待解決。為了解決廢水的處理問題，現行的方法有物理、化學、生物、綜合等多種方法，也有關于污水處理方面的新型發明在公開。例如，中國專利號CN201610017517.0公開一種復合型污水處理劑及其制備方法，以二乙烯三胺五甲叉膦酸、木質素磺酸鈉、聚丙烯酰胺、尼泊金酯鈉與聚合硅酸鋁鐵為螯合劑或聚沉劑，實現污染物沉降；此法制備方法簡單可靠，制得的產品可有效的處理油田污水，具有很好的凈化作用，且產品對環境友好，水處理劑使用量小，效果優異，易于推廣應用。中國專利號CN201410134380.8公開一種以自催化氧化為核心的PCB含銅廢水處理方法，該方法利用酸性含銅廢水將堿性絡合銅廢水的pH調至近中性或中性，利用零價鐵將廢水中的銅離子部分還原為利于后續Fenton反應的新生單質銅，在二價鐵、新生單質銅的協同催化作用下，在中性條件下實現高效Fenton反應從而破絡，后接零價鐵還原實現廢水中銅離子的回收，出水通過調堿沉淀的方法去除二價鐵和三價鐵離子，同時利用鐵氫氧化物的絮凝、吸附作用進一步去除水中的污染物，最終出水銅離子濃度低于0.5mg/L，鐵離子濃度低于10mg/L，可生化性良好。本發明充分利用體系中存在的銅，在除銅的同時利用了銅的催化作用，顯著減少了酸、堿的投加量，減少出水鹽含量，具有工業應用價值。總體來說，關于污水處理現行公開的專利中，污水處理劑對重金屬離子的吸附、絡合存在選擇性差、靈敏性低等缺點，對于微量級含量足以對人體產生傷害的Pb2+、Cr6+無法針對性處理。技術實現要素：為克服現有污水處理劑對重金屬離子選擇性差的問題，本發明首要目的旨在提供一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑及其制備方法。本發明一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，特征在于利用氧化石墨烯對高價金屬的吸附作用，有機磷酸鹽、羧酸根對金屬離子的絡合作用對金屬離子的絡合作用，將其利用到重金屬離子污水處理方面。本發明的一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其微觀分子結構如下式表示：所述的化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，由氧化石墨烯和有機磷酸與有機硅氧烷通過化學反應制備而成。其中，所述氧化石墨烯由Hummers法、Staudemaier法、電化學法或Brodie法制備；進一步的為Hummers法制備的氧化石墨烯。所述含氮有機磷酸化合物為氨基二甲氧基磷酸、乙二胺基三甲氧基磷酸、羥基乙叉二磷酸中的一種或兩種以上；進一步的為乙二胺基三甲氧基磷酸。所述有機硅氧烷為正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其制備方法如下：a、氧化石墨烯處理：采用0.05～0.10mol/L鹽酸溶液、去離子水先后洗滌氧化石墨烯(自制或購買)，過濾，真空干燥，得到處理后的氧化石墨烯；b、制備有機磷酸類硅氧烷偶聯劑：在甲醇或乙醇溶液中溶液中，加入5份含氮有機磷酸化合物、4～5份有機硅氧烷，在25～35℃下攪拌2h；c、氧化石墨烯硅烷化改性：在b中溶液中加入a中氧化石墨烯50～100份，在25～35℃下攪拌24h，經過濾，甲醇或乙醇和水洗滌，在40～50℃真空干燥24h，制得一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑。本發明通過有機磷酸化學改性改性氧化石墨烯不僅保留了氧化石墨烯對于重金屬離子Cu2+、Pb2+、Cr6+吸附能力強的優勢，而且通過引入有機磷酸與金屬高價離子絡合，增大了氧化石墨烯對金屬離子吸附量，由于改性磷酸鹽的強絡合作用，使得金屬離子不易脫吸附，吸附原理如下式表示：具體實施方式下面結合實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發明，而非對該發明的限定。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。實施例1一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其制備方法如下：a、氧化石墨烯處理：采用0.70mol/L鹽酸溶液、去離子水先后洗滌氧化石墨烯(自制或購買)，過濾，真空干燥，得到處理后的氧化石墨烯；b、制備有機磷酸類硅氧烷偶聯劑：在甲醇或乙醇溶液中溶液中，加入5份含氮有機磷酸化合物、4.8份四甲氧基硅烷，在28～30℃下攪拌2h；c、氧化石墨烯硅烷化改性：在b中溶液中加入a中氧化石墨烯72份，在28～30℃下攪拌24h，經過濾，甲醇或乙醇和水洗滌，在40℃真空干燥24h，制得一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑。實施例2一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其制備方法如下：a、氧化石墨烯處理：采用0.05mol/L鹽酸溶液、去離子水先后洗滌氧化石墨烯(自制或購買)，過濾，真空干燥，得到處理后的氧化石墨烯；b、制備有機磷酸類硅氧烷偶聯劑：在甲醇或乙醇溶液中溶液中，加入5份含氮有機磷酸化合物、4份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，在32～35℃下攪拌2h；c、氧化石墨烯硅烷化改性：在b中溶液中加入a中氧化石墨烯50份，在35℃下攪拌24h，經過濾，甲醇或乙醇和水洗滌，在50℃真空干燥24h，制得一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑。實施例3一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑，其制備方法如下：a、氧化石墨烯處理：采用0.80mol/L鹽酸溶液、去離子水先后洗滌氧化石墨烯(自制或購買)，過濾，真空干燥，得到處理后的的氧化石墨烯；b、制備有機磷酸類硅氧烷偶聯劑：在甲醇或乙醇溶液中溶液中，加入5份含氮有機磷酸化合物、4份γ-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，在25～28℃下攪拌2h；c、氧化石墨烯硅烷化改性：在b中溶液中加入a中氧化石墨烯60份，在25℃下攪拌24h，經過濾，甲醇或乙醇和水洗滌，在45℃真空干燥24h，制得一種化學改性氧化石墨烯離子型污水處理劑。對重金屬離子作用對比：控制其他條件相同，取相同質量的氧化石墨烯0.025g(對比例)與本發明實施例中的樣品分別置于含有25mL300mg/L的Pb2+離子溶液與含有100g/LCr6+溶液中進行吸附實驗比較，采用原子分光光度計測試吸附后溶液中各金屬離子濃度比較各吸附量，測試后技術數據如表1所示。表1本發明的實施例與對比例對重金屬離子的吸附量吸附劑Pb2+吸附量(mg/g)Cr6+吸附量(mg/g)對比例85.758.7實施例1226.989.2實施例2256.481.4實施例3245.383.8以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。當前第1頁1 2 3