[发明专利]一种选择性吸附污水中染料的氧化石墨烯基超分子水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性吸附污水中染料的氧化石墨烯基超分子水凝胶的制备方法，属于新材料领域。

背景技术

“水”被称为21世纪的“油”，随着工业的高速发展，我国的污水问题日益严重，废水处理逐渐受到重视，因而污水处理方法的探讨显得尤为重要。水污染主要是有机污染，其中含有染料的废水是环境污染源之一。

目前，污水处理的方法主要是物理法，化学法和生物法。物理方法的构筑物简单，主要采用离心渗透等方法，但是污水处理程度低，通常在初步净化中使用。化学方法通过加入絮凝剂、采用氧化还原、离子交换等方法，处理效果较好，但出水水质难以达标。生物法常用的是活性污泥法和生物膜法，有机物去除率高，但是操作复杂，难于管理。

α-环糊精是内腔疏水，外缘亲水的环状化合物，其可以选择性包结高分子表面活性剂嵌段聚醚的PEO段，达到一定浓度时，可以形成稳定的凝胶，该凝胶具有生物适应性，可以避免普通的化学法处理污水出水水质难以达标的现象。这种由超分子作用形成的凝胶稳定性好，污水处理以后易于回收。

氧化石墨烯是一种性能优越的新型碳材料，由单层的碳原子构成，具有很高的比表面积，其表面和边缘含有许多活性官能团，如羟基，羧基，环氧基，水溶性较好。氧化石墨烯的这种结构使得其在污水处理中不仅可以起到物理吸附的效果，也可以发挥化学吸附的作用。

α-环糊精/嵌段聚醚/氧化石墨烯三元体系构筑的超分子水凝胶复合材料结合了各自的优势，具有很好地吸附染料的效果，能够选择性吸附污水中的有机污染物，达到净水目的。

目前，α-环糊精/嵌段聚醚/氧化石墨烯三元体系构筑的超分子水凝胶的制备未见报道。

发明内容

本发明提供了一种可高效、迅速、选择性的吸附污水中染料的氧化石墨烯基超分子水凝胶的制备方法。该水凝胶可以较好的吸附污水中的阳离子型、含有π共轭基团、氢键的染料，制备方法简单，吸附效果好，易于回收。

术语说明：

T90R4：为反嵌段的Tetronic聚醚，是一种高分子表面活性剂。

氧化石墨烯：是由单层的碳原子组成，表面和边缘有活性基团，直径为0.5～5μm,厚度为0.8～1.2nm，纯度99％，其中单层氧化石墨烯纯度99％。

本发明的技术方案如下：

一种氧化石墨烯基超分子水凝胶的制备方法，包括步骤如下：

(1)氧化石墨烯水溶液的配制

取氧化石墨烯片，加入超纯水，超声处理3～5小时，得到均一的浓度为1～7mg·mL^-1的氧化石墨烯水溶液；

(2)掺有氧化石墨烯的α-环糊精水溶液的配制

向步骤(1)得到的氧化石墨烯水溶液中添加溶解α-环糊精，使得α-环糊精的浓度为120～150mg·mL^-1，氧化石墨烯的浓度为1～7mg·mL^-1，得到掺有氧化石墨烯的α-环糊精水溶液；

(3)氧化石墨烯基超分子水凝胶的配制

向步骤(2)得到的掺有氧化石墨烯的α-环糊精水溶液中添加溶解T90R4，使得T90R4的浓度为50～250mg·mL^-1，α-环糊精的浓度为120～150mg·mL^-1，氧化石墨烯的浓度为1～7mg·mL^-1；混合均匀，静置，即得氧化石墨烯基超分子水凝胶。

根据本发明，优选的，步骤(1)中超声处理的频率为50～60Hz。

根据本发明，优选的，步骤(2)中α-环糊精的浓度为130～140mg·mL^-1，氧化石墨烯的浓度为3～5mg·mL^-1。

根据本发明，优选的，步骤(3)中T90R4的浓度为50～100mg·mL^-1，混合均匀的方式为将添加溶解T90R4后的物料涡旋1～3分钟，再超声处理3～5分钟，超声频率为50～60Hz。

本发明的突出特点和有益效果是：

1、本发明制备得到的氧化石墨烯基超分子水凝胶吸附染料具有选择性，对于含有阳离子型、含有较多π共轭基团及氢键的染料具有优良的吸附效果。

2、本发明使用的氧化石墨烯的用量很少，制备成本低廉，通过改变掺入氧化石墨烯的量可以调节染料吸附的速率。

3、本发明制备得到的氧化石墨烯基超分子水凝胶吸附染料完成以后，凝胶不会被破坏，易于重复利用，染料溶液和凝胶有很好的界限，直接将水溶液倾倒即可分离。