[发明专利]一种有效降解污水中氧化石墨烯的方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种有效降解污水中氧化石墨烯的方法。

背景技术

氧化石墨烯(GrapheneOxide，GO)是石墨烯的一种衍生物，其平均粗糙程度为0.6nm，是由氧化石墨通过超声剥离而形成的单层或多层氧化石墨烯，其片层有很多含氧基团，如羟基、羧基、环氧基等。由于石墨烯及其衍生物具有优异的物理性质，已经在材料学、能源、生物医学等领域被广泛使用。随着石墨烯衍生物生产工艺的改进，生产成本的降低，其使用领域将进一步扩大，在生产、使用和废旧材料处理中产生的含石墨烯衍生物垃圾将迅速增多。

目前多采用生物和酶降解碳纳米材料，还未建立化学结构-降解相关研究。石墨烯是2004年由英国曼彻斯特大学学者发现，其制备纯化、物理化学特性研究仍处于探索阶段，降解转化的研究基本还未开展。所以在对含有氧化石墨烯的工业污水排放，必然就要考虑有效的降解污水中的氧化石墨烯。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效降解氧化石墨烯的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种有效降解污水中氧化石墨烯的方法，包括以下步骤：

（1）取工业污水，超声1~3小时后，调节pH值为1~4（采用5%HCl或1mol/L的NaOH水溶液进行调节）；

（2）加入FeCl₃，搅拌均匀后，加入H₂O₂；FeCl₃的加入量为每200mL工业污水中加入0.5~2mg；H₂O₂与FeCl₃的加入比例为2~5mL：0.5~2mg，优选比例为4mL：1mg；

（3）将步骤（2）所得溶液置于紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1mLH₂O₂，照射时间2~50天。

其中，工业污水中氧化石墨烯的浓度为0.5~3mg/mL。

步骤（1）中调节pH值为1~3，优选pH值为3。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明使用了紫外光结合芬顿法可产生更多的·OH，显著提高降解有机物分解速率降解，破坏氧化石墨烯的碳骨架。使用短波长(λ=185nm)使其降解更彻底，从而消除其对环境的毒性危害。另外，芬顿试剂对环境不会产生污染，避免了花费额外人力物力进行后续的处理，同时使用的芬顿试剂价格便宜，成本低。

附图说明

图1为氧化石墨烯降解路径示意图；

图2为氧化石墨烯及本发明实施例1中工业污水中含有的氧化石墨烯在不同降解时间下的紫外光谱图；

图3为图2中各降解时间下的氧化石墨烯在λ=200nm下的紫外吸光度曲线图。

图中，GO-氧化石墨烯，1-降解1小时的氧化石墨烯，2-降解8小时的氧化石墨烯，3-降解3天的氧化石墨烯，4-降解11天的氧化石墨烯，5-降解18天的氧化石墨烯，6-降解28天的氧化石墨烯。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

取工业污水200mL（氧化石墨烯浓度为1mg/mL），超声1小时。用5%HCl调节废水的pH=1（根据需要调至的pH值选择HCl或NaOH溶液进行调节）；然后加入1mgFeCl₃，搅拌均匀，再加入2mLH₂O₂，将溶液放在紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1mL的H₂O₂。如图2、图3所示，随着降解时间的增加，氧化石墨烯的紫外吸收峰逐渐消失。降解11天，发现氧化石墨烯溶液由沉淀状态变成悬浮状态，其粒径尺寸变小。降解18天样品溶液变黄色，C=C键被打开，碳骨架逐渐消失。28天后氧化石墨烯完全降解，溶液变澄清。降解过程如图1所示。

实施例2-32

取工业污水200mL，降解过程同实施例1，具体采用的原料配比及实验参数见表1。

表1各实施例的降解条件