來水分子所 占的部位形成一個個孔洞。染料分子容易通過這些孔洞，深入到復合材料內部，借助離子 鍵、氫鍵和范德華力等作用，與含有親水活性基團的陰離子聚酰胺、氧化石墨烯形成一種三 維網狀結構而沉淀下來。
[0019] 本發明具有以下技術效果：
[0020] 第一采用了新型成型方法，制備出了新型復合絮凝劑氣凝膠。此氣凝膠材料兼具 絮凝劑與石墨烯基材料的共同優點。經過試驗，其對污水中的較大顆粒和微污染物均具有 優異的吸附效果。另外制備過程簡單、易于操作。
[0021] 第二石墨烯、氧化石墨烯被固定在絮凝劑上，沒有了對水體的二次污染問題。另 外石墨烯材料的表面形態沒有得到破壞。
[0022] 第三制備的氣凝膠結構疏松，孔洞豐富，易于污染物滲透至氣凝膠內部，與絮凝 劑、石墨烯或氧化石墨烯充分接觸與反應，保證了制備的材料是一種吸附容量更大、吸附效 率更高的吸附劑。
[0023] 第四按照本發明的方法和步驟，可以制備對某類染料具有選擇吸附性的特定材 料。實際應用中依據廢水性質不同來合理選擇聚丙烯酰胺種類，可以更為有效解決廢水處 理難題。
【附圖說明】
[0024] 圖1是陰離子聚丙稀酰胺（APAM)、氧化石墨稀（GO)與染料分子（Dye molecules) 結合示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面的實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。
[0026] 實施例1
[0027] 先將陰離子聚丙烯酰胺2g溶于去離子水，制備成質量分數為0. 5%的稀溶液， 再將氧化石墨烯〇. 5g加入其中，經過輕微攪拌后，靜置24小時，形成懸浮的聚丙烯酰 胺/氧化石墨烯膠狀絮凝物；接下來將制備的混合物經普通微波爐（品牌：海爾；型號： MW-2070M;火力：中火）微波輻照較短時間10秒后，過濾去掉殘液，將膠狀絮凝物裝入密封 袋，放入冰箱冷凍24小時；最后將凍硬的混合物放入真空冷凍干燥機（型號：FD-1-50 ;真 空度：IOPa ;冷阱盤管溫度：一 50°C )干燥后就制得絮凝劑復合氧化石墨烯氣凝膠，其中氧 化石墨烯含量20%。
[0028] 將上述方法獲得的絮凝劑復合氧化石墨稀氣凝膠25mg加入到50mL濃度為400mg/ L的堿性品紅溶液中，最大吸附容量達到1034. 25mg/g，遠遠超越傳統吸附劑。
[0029] 實施例2
[0030] 先將陰離子聚丙烯酰胺2g溶于去離子水，制備成質量分數為0.75%的稀溶液， 再將氧化石墨烯〇. 25g加入其中，經過輕微攪拌后，靜置24小時，形成懸浮的聚丙烯酰 胺/氧化石墨烯膠狀絮凝物；接下來將制備的混合物經普通微波爐（品牌：海爾；型號： MW-2070M;火力：中火）微波輻照較短時間5秒后，過濾去掉殘液，將膠狀絮凝物裝入密封 袋，放入冰箱冷凍24小時；最后將凍硬的混合物放入真空冷凍干燥機（型號：FD-1-50 ;真 空度：IOPa ;冷阱盤管溫度：一 50°C )干燥后就制得絮凝劑復合氧化石墨烯氣凝膠，其中氧 化石墨烯含量11 %。最后，將制得的絮凝劑復合氧化石墨烯氣凝膠進行還原處理，得到絮凝 劑復合石墨稀氣凝膠。
[0031] 將上述方法獲得的絮凝劑復合石墨稀氣凝膠25mg加入到50mL濃度為200mg/L的 剛果紅溶液中，最大吸附容量達到260mg/g，超越了絕大部分傳統吸附劑。
[0032] 實施例3
[0033] 先將陰離子聚丙烯酰胺2g溶于去離子水，制備成質量分數為1 %的稀溶液，再將 氧化石墨烯0. 75g加入其中，經過輕微攪拌后，靜置24小時，形成懸浮的聚丙烯酰胺/氧化 石墨烯膠狀絮凝物；接下來將制備的混合物經普通微波爐（品牌：海爾；型號：MW-2070M ; 火力：中火）微波輻照較短時間20秒后，過濾去掉殘液，將膠狀絮凝物裝入密封袋，放入冰 箱冷凍24小時；最后將凍硬的混合物放入真空冷凍干燥機（型號：FD-1-50 ;真空度：IOPa ; 冷阱盤管溫度：一 50°C )干燥后就制得絮凝劑復合氧化石墨烯氣凝膠，其中氧化石墨烯含 量 27%。
[0034] 將上述方法獲得的絮凝劑復合氧化石墨稀氣凝膠25mg加入到IOOmL濃度為 200mg/L的亞甲基藍溶液中，最大吸附容量達到485mg/g，超越了絕大部分傳統吸附劑。
[0035] 實際應用中依據廢水性質不同來合理選擇聚丙烯酰胺種類，可以更為有效解決廢 水處理難題。例如將陰離子聚丙烯酰胺與氧化石墨烯復合制備出的氣凝膠，可以應用于陽 離子染料的吸附。此種制備方法既維持了氧化石墨烯的表面形態，還便于成型；具有氣凝膠 材料結構疏松、孔洞豐富的特點；另外制備過程簡單、易于重復操作、成本低廉。
[0036] 進行了陰離子聚丙烯酰胺/氧化石墨烯復合氣凝膠對堿性品紅染料的組吸附實 驗。在濃度為100~400mg/L的堿性品紅溶液中加入25mg氣凝膠吸附劑，來測試初始濃 度對吸附的影響；在50mL濃度為400mg/L的堿性品紅溶液中加入5~65mg吸附劑來測試 吸附劑量對吸附的影響；為了測試初始PH值對吸附的影響，25mg吸附劑加入到50mL濃度 為400mg/L的堿性品紅溶液中進行實驗；溫度、反應時間等參數。為了測試溫度對吸附的影 響，25mg吸附劑加入到50mL濃度為100~400mg/L的堿性品紅溶液中，在0, 20, and 40°C 分別進行實驗。實驗結果復合Langmuir等溫吸附模型，根據該模型計算的最大吸附容量達 到1034. 25mg/g，遠遠超越傳統吸附劑。如表1所示：
[0037]
【主權項】
1. 一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠的制備方法，其特征在于：包括步驟： 1) 在溫度25-30°C下，將氧化石墨烯加入聚丙烯酰胺稀溶液中，輕微攪拌后靜置形成 懸浮的聚丙烯酰胺/氧化石墨烯膠狀絮凝物； 2) 將步驟1)制備的混合溶液經微波輻照加熱后，裝入密封袋，放入冰箱冷凍； 3) 將步驟2)得到的凍硬的混合物放入真空冷凍干燥機干燥，待完全干后，制得絮凝劑 復合氧化石墨烯氣凝膠； 4) 將步驟3)得到的絮凝劑復合氧化石墨烯氣凝膠經過水合肼還原處理，得到絮凝劑 復合石墨稀氣凝膠。
2. 根據權利要求1所述的一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠的制備方法，其特征在 于：所述步驟1)中聚丙烯酰胺稀溶液質量分數為〇. 1%~1%。
3. 根據權利要求1所述的一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠的制備方法，其特征在 于：所述步驟1)中，氧化石墨烯占絮凝物總重量的10%~30%。
4. 根據權利要求1所述的一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠的制備方法，其特征在 于：所述步驟2)中，加熱時間為5~30秒。
5. 根據權利要求1所述的一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠的制備方法，其特征在 于：所述步驟3)中干燥條件為：真空度：IOPa;冷阱盤管溫度：一 50°C。
6. 根據權利要求1所述的一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠的制備方法，其特征在 于：所述步驟4)中還原溫度為100°C，時間為6~10小時。
7. 根據權利要求1所述的一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠的制備方法，其特征在 于：所述的聚丙烯酰胺為非離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺、陽離子聚丙烯酰胺和兩性 型聚丙烯酰胺中的一種。
8. 根據權利要求1所述的一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠的制備方法，其特征在 于：所述的聚丙烯酰胺稀溶液溶的質量分數為〇. 5%~1%。
9. 根據權利要求1所述的一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠的制備方法，其特征在 于：所述的絮凝劑復合氧化石墨烯氣凝膠中氧化石墨烯含量為10%~50%。
10. -種通過權利要求1-8任一項所述的方法制備的高吸附性能的復合絮凝劑氣凝 膠。
【專利摘要】一種高吸附性能的復合絮凝劑氣凝膠及其制備方法，通過微波輻照、真空冷凍干燥法將有機高分子絮凝劑與石墨烯基材料復合，制備出有機高分子絮凝劑與氧化石墨烯復合氣凝膠，此氣凝膠再經過還原處理，得到有機高分子絮凝劑與石墨烯復合氣凝膠。制得的氣凝膠材料兼具有機高分子絮凝劑、石墨烯和氣凝膠材料的共同優點，表現為表面活性基團多、比表面積大，而且結構疏松和孔洞結構豐富，應用于污水處理，效果遠較單純的高分子絮凝劑優異。制備過程簡單、易于操作。
【IPC分類】C02F1-52
【公開號】CN104773802
【申請號】CN201510127753
【發明人】楊曉霞, 李延輝, 杜秋菊, 邢明杰, 王宗花
【申請人】青島大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月23日