專利名稱：用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于吸附材料與廢水處理領(lǐng)域?！?br> 背景技術(shù)：
大量含磷、氮等元素的生活污水和工業(yè)廢水的排放，使水體中浮游生物迅速繁殖，水體含氧量下降，嚴(yán)重污染水環(huán)境，給工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)等都帶來了極大的危害。當(dāng)今社會(huì)人們的環(huán)保意思越來越強(qiáng)，研發(fā)高效的廢水除磷材料與技術(shù)，對(duì)不同水質(zhì)中的磷進(jìn)行去除，避免水體富營(yíng)養(yǎng)化，是控制水體污染的熱點(diǎn)問題之一。目前，含磷廢水的處理主要有生物法、化學(xué)法與吸附法等。生物法除磷的去除率不高，處理系統(tǒng)較復(fù)雜?；瘜W(xué)法除磷會(huì)產(chǎn)生大量的污泥，而且化學(xué)藥劑的選擇較困難，易造成二次污染。吸附法是除磷的有效方法之一，當(dāng)前，研究重點(diǎn)在開發(fā)新的吸附材料，以及對(duì)傳統(tǒng)吸附材料進(jìn)行改性等方面。氫氧化鎂是最近研究的一種新型環(huán)境友好型水處理劑，具有無毒、抗緩沖、吸附能力強(qiáng)、價(jià)格便宜、便于運(yùn)輸儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)。石墨烯具有很大的比表面積，理論比表面積達(dá)2630m2/g。以石墨烯作為吸附材料的載體，制備納米吸附復(fù)合材料也成為一項(xiàng)重要的研究方向，石墨烯薄層和納米材料之間的協(xié)同效應(yīng)使這種含有大表面積的復(fù)合材料與單一材料相比具有很大的優(yōu)越性，這些優(yōu)異的特性使得該復(fù)合材料可用于有機(jī)物廢水的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)而提供一種用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料及其制備方法與應(yīng)用，其對(duì)含磷廢水有著良好的處理效果，且其方法簡(jiǎn)單。本發(fā)明所述的用于含磷廢水處理的吸附材料的制備方法包括以下步驟用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料，其特征在于包括可由下述反應(yīng)得到的產(chǎn)物
1)利用天然石墨，通過化學(xué)氧化方法制備氧化石墨烯；
2)將氯化鎂溶液滴加到氧化石墨烯溶液中，攪拌1-3小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的堿性溶液，繼續(xù)攪拌1-3小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；
3)將步驟2)得到的氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料在水中超聲1-2小時(shí)，向其中加入還原劑，在800W微波中還原反應(yīng)2-5分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。按上述方案,所述的氧化石墨烯與氯化鎂用量之比為50mg: l-5mmoL·按上述方案，所述的堿性溶液為氫氧化鈉或氨水。按上述方案，所述的氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料與還原劑用量之比為50mg:2_6mg0
按上述方案，所述的還原劑為水合肼、肼或二甲肼。用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟
1)利用天然石墨，通過化學(xué)氧化方法制備氧化石墨烯；
2)將氯化鎂溶液滴加到氧化石墨烯溶液中，攪拌1-3小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的堿性溶液，繼續(xù)攪拌1-3小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；
3)將步驟2)得到的氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料在水中超聲1-2小時(shí)，向其中加入還原劑，在800W微波中還原反應(yīng)2-5分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)·合吸附材料。按上述方案,所述的氧化石墨烯與氯化鎂用量之比為50mg: l-5mmolo按上述方案，所述的堿性溶液為氫氧化鈉或氨水。按上述方案，所述的氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料與還原劑用量之比為50mg:2_6mg0按上述方案，所述的還原劑為水合肼、肼或二甲肼。所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料用于含磷廢水的處理，其具體方法是將用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料15-300mg投入pH值為3-11的25-500mL含磷濃度為10_50mg/L的廢水中，在室溫下攪拌Ih后，離心后將上層清夜移出即可。本發(fā)明的基本原理石墨烯巨大的比表面積與氫氧化鎂的活性吸附為此復(fù)合材料提供了優(yōu)良的吸附能力。本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1)石墨烯巨大的比表面積與氫氧化鎂的活性吸附為此復(fù)合材料提供了優(yōu)良的吸附能力；2)該吸附材料可用于pH值在3-11范圍內(nèi)含磷廢水的處理，適用范圍廣；3)該吸附材料的原料易得，微波還原方法簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例I :
1)利用天然石墨，按照文獻(xiàn)報(bào)道的方法制備氧化石墨烯(CompositesScience andTechnology,2009,69,1231)；
2)將含lmmol的氯化鎂溶液滴加到含50mg氧化石墨烯的溶液中，攪拌2小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌I小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；
3)將第二步得到的50mg材料在水中超聲I小時(shí)，向其中加入3mg水合肼，在800W微波中還原反應(yīng)3分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。4)將制得的吸附材料30mg投入pH值為4的50mL含磷濃度為50mg/L廢水中，在室溫下攪拌Ih后，離心后將上層清夜移出即可。經(jīng)檢測(cè)，去除率為92%。實(shí)施例2:1)與實(shí)施例I的步驟I相同；
2)將含3mmol的氯化鎂溶液滴加到含50mg氧化石墨烯的溶液中，攪拌2小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌2小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；
3)將第二步得到的50mg材料在水中超聲2小時(shí)，向其中加入4mg肼，在800W微波中還原反應(yīng)2. 5分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。4)將制得的吸附材料50mg投入pH值為6的200mL含磷濃度為40mg/L廢水中，在室溫下攪拌Ih后，離心后將上層清夜移出即可。經(jīng)檢測(cè)，去除率為91%。實(shí)施例3
O與實(shí)施例I的步驟I相同； 2)將含2mmol的氯化鎂溶液滴加到含50mg氧化石墨烯的溶液中，攪拌2小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的氨水溶液，繼續(xù)攪拌I小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；
3)將第二步得到的50mg材料在水中超聲I小時(shí)，向其中加入4mg二甲肼，在800W微波中還原反應(yīng)4分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。4)將制得的吸附材料IOOmg投入pH值為5的300mL含磷濃度為35mg/L廢水中，在室溫下攪拌Ih后，離心后將上層清夜移出即可。經(jīng)檢測(cè)，去除率為94%。實(shí)施例4
O與實(shí)施例I的步驟I相同；
2)將含4mmol的氯化鎂溶液滴加到含50mg氧化石墨烯的溶液中，攪拌3小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的氨水溶液，繼續(xù)攪拌2小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；
3)將第二步得到的50mg材料在水中超聲I小時(shí)，向其中加入4mg水合肼，在800W微波中還原反應(yīng)3分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。4)將制得的吸附材料150mg投入pH值為9的200mL含磷濃度為20mg/L廢水中，在室溫下攪拌Ih后，離心后將上層清夜移出即可。經(jīng)檢測(cè)，去除率為95%。實(shí)施例5
O與實(shí)施例I的步驟I相同；
2)將含Immol的氯化鎂溶液滴加到含50mg氧化石墨烯的溶液中，攪拌2小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌3小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；
3)將第二步得到的50mg材料在水中超聲I小時(shí)，向其中加入5mg肼，在800W微波中還原反應(yīng)4分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。4)將制得的吸附材料60mg投入pH值為8的IOOmL含磷濃度為40mg/L廢水中，在室溫下攪拌Ih后，離心后將上層清夜移出即可。經(jīng)檢測(cè)，去除率為93%。實(shí)施例6
O與實(shí)施例I的步驟I相同；
2)將含3mmol的氯化鎂溶液滴加到含50mg氧化石墨烯的溶液中，攪拌I小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌2小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；
3)將第二步得到的50mg材料在水中超聲I小時(shí)，向其中加入5mg 二甲肼，在800W微波中還原反應(yīng)5分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。4)將制 得的吸附材料IOOmg投入pH值為11的IOOmL含磷濃度為10mg/L廢水中，在室溫下攪拌Ih后，離心后將上層清夜移出即可。經(jīng)檢測(cè)，去除率為96%。實(shí)施例7:
O與實(shí)施例I的步驟I相同；
2)將含2mmol的氯化鎂溶液滴加到含50mg氧化石墨烯的溶液中，攪拌2小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的氨水溶液，繼續(xù)攪拌2小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；
3)將第二步得到的50mg材料在水中超聲I小時(shí)，向其中加入6mg肼，在800W微波中還原反應(yīng)3分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。4)將制得的吸附材料200mg投入pH值為9的500mL含磷濃度為30mg/L廢水中，在室溫下攪拌Ih后，離心后將上層清夜移出即可。經(jīng)檢測(cè)，去除率為95%。本發(fā)明所列舉的各原料都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以及各原料的上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明；在此不一一列舉實(shí)施例。本發(fā)明的工藝參數(shù)的上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料，其特征在于包括可由下述反應(yīng)得到的產(chǎn)物1)利用天然石墨，通過化學(xué)氧化方法制備氧化石墨烯；2)將氯化鎂溶液滴加到氧化石墨烯溶液中，攪拌1-3小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的堿性溶液，繼續(xù)攪拌1-3小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；3)將步驟2)得到的氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料在水中超聲1-2小時(shí)，向其中加入還原劑，在800W微波中還原反應(yīng)2-5分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料，其特征在于所述的氧化石墨烯與氯化鎂用量之比為50mg: l-5mmoL·
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料，其特征在于所述的堿性溶液為氫氧化鈉或氨水。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料，其特征在于所述的氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料與還原劑用量之比為50mg: 2-6mg。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料，其特征在于所述的還原劑為水合肼、肼或二甲肼。
6.用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)利用天然石墨，通過化學(xué)氧化方法制備氧化石墨烯；2)將氯化鎂溶液滴加到氧化石墨烯溶液中，攪拌1-3小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的堿性溶液，繼續(xù)攪拌1-3小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；3)將步驟2)得到的氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料在水中超聲1-2小時(shí)，向其中加入還原劑，在800W微波中還原反應(yīng)2-5分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于所述的氧化石墨烯與氯化鎂用量之比為50mg: l-5mmoL·
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于所述的堿性溶液為氫氧化鈉或氨水。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于所述的氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料與還原劑用量之比為50mg:2_6mg0
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于所述的還原劑為水合肼、肼或二甲肼。
11.權(quán)利要求I所述的用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料用于含磷廢水的處理，其具體方法是將用于含磷廢水處理的氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料15-300mg投入pH值為3-11的25_500mL含磷濃度為10_50mg/L的廢水中，在室溫下攪拌Ih后，離心后將上層清夜移出即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料及其制備方法與應(yīng)用，包括如下步驟1)利用天然石墨，通過化學(xué)氧化方法制備氧化石墨烯；2)將氯化鎂溶液滴加到氧化石墨烯溶液中，攪拌1-3小時(shí)，然后向其中加入與氯化鎂相同摩爾量的堿性溶液，繼續(xù)攪拌1-3小時(shí)后，抽濾、洗滌、干燥后，得氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料；3)將步驟2)得到的氫氧化鎂/氧化石墨烯復(fù)合材料在水中超聲1-2小時(shí)，向其中加入還原劑，在800W微波中還原反應(yīng)2-5分鐘后，抽濾、洗滌、干燥后，得到氫氧化鎂/石墨烯復(fù)合吸附材料。本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1)提供了優(yōu)良的吸附能力；2)適用范圍廣；3)該吸附材料的原料易得，微波還原方法簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102921376SQ20121048761
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者黃浩, 李亮, 劉玉蘭, 鄭華明, 喻湘華 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)