[发明专利]一种用于选择性去除水中金属离子的氧化石墨烯复合膜及其制备方法、应用有效

专利信息
申请号: 201810210520.3 申请日: 2018-03-14
公开(公告)号: CN108295812B 公开(公告)日: 2021-02-12
发明(设计)人: 张岩;田长勋;杨治广;李猛;戴帅帅;刘铭杰;典平鸽;陈寒玉 申请(专利权)人: 河南城建学院
主分类号: B01J20/20 分类号: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
代理公司: 郑州睿信知识产权代理有限公司 41119 代理人: 张兵兵
地址: 467036 *** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 选择性 去除 水中 金属 离子 氧化 石墨 复合 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明涉及一种用于选择性去除水中金属离子的氧化石墨烯复合膜及其制备方法、应用,属于废水处理技术领域。本发明的氧化石墨烯复合膜,主要由氧化石墨烯、氨羧络合剂和有机高分子絮凝剂制成;氧化石墨烯与氨羧络合剂的质量之比为1:5~10,氨羧络合剂与有机高分子絮凝剂的质量之比为1~5:1。本发明的氧化石墨烯复合膜,通过在氧化石墨烯中掺入络合剂和有机高分子絮凝剂,增强了材料的选择性吸附能力、提高了材料的截留率,并且有机高分子絮凝剂的添加还能增强材料在水环境中的稳定性,有利于材料的重复利用。

技术领域

本发明涉及一种用于选择性去除水中金属离子的氧化石墨烯复合膜及其制备方法、应用,属于废水处理技术领域。

背景技术

2016年中国环境状况公报中发布,全国地表水1940个评价、考核、排名断面(点位)中,Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类分别占2.4%、37.5%、27.9%、16.8%、6.9%和8.6%。6124个地下水水质监测点中,水质为优良级、良好级、较好级、较差级和极差级的监测点分别占10.1%、25.4%、4.4%、45.4%和14.7%。而在水体污染中,除了水体富营养化以外,重金属也是重要的污染因素,在《中国环境优先污染物黑名单》中重金属及其化合物就是其中一类。

目前去除水中重金属的方法主要有化学沉淀法、离子交换法、电化学法和吸附法等。其中吸附法相比较其他传统的处理方法具有成本低廉、高效、节能、可循环利用、环保等优点。而吸附剂的选择尤为重要,国内外很多研究者致力于寻求更合适的新型高效吸附材料。氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物,具有巨大的比表面积以及大量的羧基、羟基等亲水基团,有利于污染物的吸附和扩散。近年来,已有大量研究关于氧化石墨烯吸附材料处理重金属、染料、小分子有机污染物等。王慧制备了一系列氧化石墨烯及其功能化改性材料,研究了氧化石墨烯对铜离子的吸附量为50.95mg/g(王慧,氧化石墨烯及其功能化改性材料富集水中重金属离子机理研究[D],湖南大学,2016.4);朱凯将二乙烯三胺和三乙烯四胺与氧化石墨烯混合制备了三维网格多孔结构的凝胶球,并研究了其对工业废水中的铅离子、铜离子、罗丹明B及亚甲基蓝和刚果红的吸附,对阳离子污染物的去除效果良好(朱凯,基于氧化石墨烯水凝胶的制备及其性能的研究[D],燕山大学,2016.5)。

氧化石墨烯是良好的吸附剂,但是由于其强亲水性,容易分散在水溶液中,吸附后很难分离,因此氧化石墨烯的固化成为目前的研究热点。芦瑛通过真空抽滤法制备了改性单壁碳纳米管交联氧化石墨烯薄膜,最佳条件下,杂化膜对于放射性废水中Sr2+的截留率为70%,通量达到390.6L/(m2·h),通过加入乙二胺四乙酸络合Sr2+,形成分子尺寸较大的络合物,使其去除能力提高到86.3%(芦瑛,氧化石墨烯基膜的制备及性能研究[D],浙江大学,2016.6)。但是目前大多应用于单一金属离子的去除,处理含有多种金属离子的废水研究较少,同时存在选择性较差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高选择性、高去除率的用于选择性去除金属离子的氧化石墨烯复合膜。

本发明还提供了上述氧化石墨烯复合膜的制备方法及其在选择性去除水中金属离子方面的应用。

为了实现以上目的,本发明的用于选择性去除水中金属离子的氧化石墨烯复合膜所采用的技术方案是:

一种用于选择性去除水中金属离子的氧化石墨烯复合膜,主要由氧化石墨烯、氨羧络合剂和有机高分子絮凝剂制成;氧化石墨烯与氨羧络合剂的质量之比为1:5~10,氨羧络合剂与有机高分子絮凝剂的质量之比为1~5:1。

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