[发明专利]一种用石墨烯吸附重金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用纳米材料吸附重金属离子的方法，具体涉及一种用石墨烯吸附重金属离子的方法。

背景技术

环境污染是21世纪最严重的问题之一，直接威胁到人类的生存。环境污染包括水污染、空气污染和土壤污染，引起环境污染的主要因素有工业废水、废气、生活垃圾、塑料制品和电池等。其中工业废水和电池中所含重金属引起的环境污染对人类的健康具有直接影响，其主要造成的是重金属土壤和水污染。

重金属在生物体内可以沉积，可以与人体的细胞、蛋白质等发生反应，进而导致人体发生病变，影响人类健康。铅可以与人体神经系统作用影响智力发育，因此孕妇体内铅含量过高会对婴儿的智力产生影响；镉被列为环境污染中最危险的物质之一，可对人体肝，肾等部位造成损伤，能长期潜伏于人体缓慢影响人体健康；钴在体内含量过高，对人体的呼吸系统和心脏有影响，是造成白血病的因素之一。

基于重金属离子造成的污染引起的严重的环境问题，大量科研工作者对其进行了广泛的研究。经对现有文献检索发现，有关于纳米材料吸附重金属离子的报道很少。Yan-Hui Li等人于2003年在Carbon(Carbon2003；41:2787-2792)上发表了题为“Competitive adsorption of Pb²⁺,Cu²⁺and Cd²⁺ions from aqueous solutions by multiwalled carbon nanotubes”(多壁碳纳米管吸附水溶液中Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺离子)的文章。文中采用酸化后的多壁碳纳米管作为吸附剂，吸附水溶液中的Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺离子，该方法中对Pb²⁺的最大吸附量为97.08mg/g，对Cd²⁺的最大吸附量为10.86mg/g。

由于重金属离子对环境的危害，本领域技术人员致力于研发一种更有效地吸附重金属离子的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种更有效地吸附重金属离子的方法。为实现上述目的，本发明使用乙酰丙酮还原制备的石墨烯作为吸附剂，吸附水溶液中的重金属离子Pb²⁺、Cd²⁺和Co²⁺，并确定最佳吸附pH。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用石墨烯吸附重金属离子的方法，使用乙酰丙酮还原制备的石墨烯作为吸附剂，将石墨烯分别加入到重金属离子Pb²⁺、Cd²⁺和Co²⁺水溶液中，使用盐酸、氨水和氢氧化钠调节pH值，搅拌过滤后得到滤液，用ICP-AES(电感耦合等离子体原子发射光谱法)测定滤液中重金属离子Pb²⁺、Cd²⁺和Co²⁺浓度，计算被石墨烯吸附的重金属离子Pb²⁺、Cd²⁺和Co²⁺浓度。这种吸附方法分为两部分：(1)固定pH值，变动离子浓度；(2)固定离子浓度，变动pH值。

方法一：固定pH值，变动重金属离子浓度，具体包括如下步骤：

(1)用分析天平称取等重量的石墨烯若干份；

(2)配置不同浓度的Pb²⁺、Cd²⁺和Co²⁺水溶液；

(3)将每份石墨烯分别加入到不同浓度的Pb²⁺、Cd²⁺和Co²⁺水溶液中；

(4)调节pH至同一数值，磁力搅拌后过滤；

(5)用ICP-AES测定滤液浓度，计算被石墨烯吸附的Pb²⁺、Cd²⁺和Co²⁺的量。

优选地，步骤(1)中石墨烯每份50mg。

优选地，步骤(2)中Pb²⁺、Cd²⁺和Co²⁺水溶液浓度分别为2～80mg/L，0.2～40mg/L和0.2～50mg/L。

优选地，步骤(4)中调节pH至6.00，磁力搅拌2～8h，用孔径0.22μm的滤膜过滤。

方法二：固定重金属离子浓度，变动pH值，包括如下步骤：