[发明专利]一种电气石/枝接改性含硫氧化石墨烯复合吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的复合吸附材料，具体说就是一种以电气石/枝接改性含硫氧化石墨烯复合吸附材料的配方、制备方法及应用。

背景技术

水是现代经济发展所依赖的最关键自然资源。缺水与经济快速发展不可能携手并进。然而,当前水环境遭受到严重污染，全世界每年约有4200多亿m³的污水排入江河湖海，污染了5.5万亿m³的淡水，这相当于全球径流总量的14％以上。国家环保总局的统计数据显示,全国工业废水中重金属汞、镉、六价铬、总铬、铅及砷排放量分别为1.1吨、26.7吨、70.4吨、188.6吨、97.1吨和127.7吨，石油类排放量1.7万吨，挥发酚排放量1481.4吨，氰化物排放量171.8吨。重金属在水环境中具有高溶解性、生物不可降解性,易被生物吸收。一旦重金属进入生物链,大量的重金属可能在人体内积累。如果重金属离子的摄入过量,可能导致严重的健康疾病。石油、挥发酚、氰化物等有机物在水环境中难降解，该类有机物的浓度超过水环境的自净能力许可浓度时会导致水体缺氧，生物中毒，甚至导致水生生物死亡或者灭绝，严重影响生态平衡。然而多数企业排放的污水含有多种污染物，例如化学原料及化学制品制造业，纺织业等行业排放的污水中不仅含有多种有机污染物如重金属离子、染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质等，该类废水具有水质成分复杂、副产物多、污染物含量高、有毒有害物质多、生物难降解、废水色度高等特点，因此，实际应用中更需要对多种污染物尤其是重金属离子吸附效果好的吸附材料。

目前常见的水处理工艺包括：曝气法(即给水体补充氧气)、物化方法(即向水中投加试剂)、活性污泥法(即利用微生物将污水中的有机物降解)等。用这些传统工艺处理含有大量的重金属离子的废水，难以达到国家排放标准，物理吸附的方法处理效果虽好，但目前市售的吸附剂价格非常昂贵、且吸附性能不太理想。污水综合排放标准——GB8978-1996规定的总汞、总镉、总铜、总锌的排放标准分别为0.05ppm、0.1ppm、5.0ppm和2.0ppm，因此高浓度的重金属离子废水处理成本非常高。廉价、高效的吸附材料是降低高浓度重金属离子废水的处理成本的关键因素。新型吸附剂的开发对节能减排、环境保护具有重要意义，同时对人类的生产生活也会产生深远影响。

目前比表面积大，对水中污染物吸附效果好的材料最常见的是纳米材料，最典型的要数石墨烯及其衍生物的复合材料。石墨烯的理论比表面积是2630m²/g，在水处理方面具有良好的应用前景。

专利CN103418166A(2013年)提供了一种低浓度稀土离子的吸附材料——氧化石墨烯胶体，该材料可以高效吸附稀土离子,并且可再生,能够多次反复使用。但该材料须与透析膜同时使用，否则，会难以从水中分离，造成二次污染。专利CN103432996A(2013年)提供了一种氧化石墨烯磁性介孔氧化硅复合材料的制备方法，该材料以氧化石墨烯和磁性介孔氧化硅微球为原料，通过溶胶凝胶法制备而成。该复合材料具有大的比表面积和良好的磁可操控性，且可以利用表面的基团同时吸附腐殖酸和重金属离子Pb(II)。但其辅助原料碳二亚胺等容易产生N,N-二环己基脲等副产物,会产生二次污染,皮肤接触更容易产生过敏等现象。文献Multifunctional,Ultra‐Flyweight,Synergistically Assembled Carbon Aerogels用溶胶——冷冻干燥法制备出一种石墨烯/碳纳米管超轻气凝胶，该气凝胶对多种有机物有良好的吸附作用，并且可重复利用。但该材料具有疏水属性，难以吸附水中易溶于水的无机物和重金属离子。