[发明专利]一种改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨的改造方法，尤其涉及一种改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法。

背景技术

氧化石墨是一种重要的石墨衍生产品，可以经过简单的加工从石墨得到，成本低廉。它是一种多层材料，表面具有丰富的功能基团，如羟基、环氧基、羧基等，具有比表面积大、离子交换能力强等优点，拓宽氧化石墨的应用领域对于充分利用我国丰富的石墨矿产资源，提高石墨产品附加值具有重要意义，对氧化石墨的改性研究已经成为当前的热点。

氧化石墨的主要应用范围包括：高效的有机反应催化剂、污染物降解材料、污染物的吸附材料等。其中，氧化石墨作为污染物的高效吸附材料因其高度的实用性受到广泛的关注。

鉴于多方面的原因，目前我国水体环境安全正受到考验，其中染料对水环境造成的威胁较为严重。染料用量大，排放广，不但因颜色影响水质，而且大多具有生物毒性，有些即使是很少的量，也会给水生生物带来灭顶之灾，对人类健康同样会造成巨大的危害。针对这种情况亟须开发适于大规模应用的高效廉价吸附材料。氧化石墨作为一种方便易得的廉价吸附材料，开发其在染料废水治理领域的应用具有积极意义。

但是，目前氧化石墨在治理染料废水方面受到其自身性质的限制。这是因为，氧化石墨因其表面带有丰富的羧基、羟基等酸性官能团，其表面是带负电荷的，其等电点约为4，因此，氧化石墨只能吸附带正电的碱性染料，而对带负电的酸性染料吸附性能不佳，这严重制约了氧化石墨在治理染料废水领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改造氧化石墨以提高其吸附酸性染料性能的方法。

本发明是这样来实现的。它包括以下步骤：

（1）以石墨为原料，利用通识的改进Hummer方法合成氧化石墨（GO），GO即指氧化石墨；

（2）以纳米Fe₃O₄和ZrOCl₂为原料，在碱性条件下以常规的沉淀法合成磁性氧化锆（Fe₃O₄-ZrO₂）；

（3）将GO与Fe₃O₄-ZrO₂按质量比1:1的比例混合，经过超声均匀分散，加入占总体积6.7%的乙二胺后，转入高压反应釜，在180℃下反应15h后，冷却至室温，用磁铁分离出固体产品，70℃烘干后即得产品。

 进一步改进，步骤（3）中GO与Fe₃O₄-ZrO₂按质量比1:1的比例混合后，对其进行超声均匀分散所用溶液为乙醇和去离子水的混和溶液，其中乙醇：去离子水=1：4（体积比），超声分散时间不少于30分钟。

本发明的技术效果是：在高温高压条件下利用水热法将纳米颗粒Fe₃O₄-ZrO₂沉积在氧化石墨表面，获得氧化石墨/ Fe₃O₄-ZrO₂复合材料。Fe₃O₄-ZrO₂的等电点约为6，高于氧化石墨的等电点。Fe₃O₄-ZrO₂与氧化石墨复合后，复合材料的等电点相对氧化石墨提高，从而增强氧化石墨对带负电的酸性染料的吸附能力，拓展氧化石墨在治理染料废水领域中应用。

为验证改造效果，以酸性染料苋菜红为模型污染物，检验改造前后氧化石墨对酸性染料的吸附性能。结果显示，该方法可将氧化石墨对酸性染料苋菜红的吸附能力提高至原来的2.8倍，达到79 mg/g，明显高于一些常见的低成本苋菜红吸附剂，如苤蓝皮吸附量为31.15 mg/g，花生壳吸附量为14.90 mg/g。

总之本发明的方法路线简单，成本低廉；可极大提高氧化石墨对酸性染料的吸附性能；改造后的氧化石墨材料吸附量大，并且具有磁性，方便回收利用，适合于大体积废水的深度净化处理。

附图说明

图1为实施例1制备的GO/ Fe₃O₄-ZrO₂复合材料的透射电镜(TEM)图片。

图2为实施例1制备所得GO/ Fe₃O₄-ZrO₂复合材料与改造前GO材料对苋菜红吸附性能的对比。