[发明专利]一种石墨烯/二氧化钛/聚丙烯酰胺复合自降解絮凝剂的制备方法

说明书

本发明属于油砂尾矿絮凝领域，公开一种石墨烯/二氧化钛/聚丙烯酰胺复合自降解絮凝剂的制备方法。采用Hummers法制备氧化石墨烯；先采用溶胶凝胶法制备氧化石墨烯/二氧化钛凝胶粉末，然后将氧化石墨烯/二氧化钛凝胶粉末在惰性气氛条件下热处理，获得石墨烯/二氧化钛；将石墨烯/二氧化钛和丙烯酰胺的丙酮‑水溶液置于石英管中，紫外光照射，离心、洗涤、干燥得到石墨烯/二氧化钛/聚丙烯酰胺复合自降解絮凝剂。本发明絮凝剂能够克服聚丙烯酰胺高分子链易于缠结的特点，在石墨烯/二氧化钛表面形成梳型结构，从而使高分子链舒张的比较好，絮凝效果好；可在光照的条件下进行自降解。

技术领域

本发明属于油砂尾矿絮凝技术领域，具体涉及一种石墨烯/二氧化钛/聚丙烯酰胺复合自降解絮凝剂的制备方法。

背景技术

随着石油产量的减少，从油砂中提取石油的工艺被广泛应用，其中作为开采方法之一的露天开采法产生了大量油砂尾矿。这些油砂尾矿不仅占用了大量的土地，破坏了当地的景观，还污染了地下水、附近的河流和空气，严重破坏了矿区的生态平衡。目前处理油砂尾矿的方法主要有物理/机械法、化学法、生物改良法、混合共处理和聚合物絮凝法等。其中聚合物絮凝技术具有便捷高效的特点并且可以实现油砂尾矿的深度脱水，得到了广泛应用。

聚丙烯酰胺（PAM）具有用量少、絮凝速率快、对废水pH及温度影响小等优点。但是至今，PAM絮凝剂在油砂尾矿的絮凝中仍然存在着一些待解决的缺点：（1）目前采用的聚丙烯酰胺多为传统的商用聚丙烯酰胺，其并不是为了油砂尾矿絮凝而设计，絮凝效果有待提高；（2）絮凝法处理完油砂尾矿后，有大量的PAM高分子链残留，造成二次污染，如需解决二次污染排除隐患，则又需耗费大量经济成本；（3）合成PAM絮凝剂的众多方法中，为了聚合丙烯酰胺常加入了引发剂，合成途径不够经济环保。

研究表明聚合物（PAM）与无机颗粒复合形成的有机无机复合絮凝剂比商用PAM具有更好的絮凝和减水效果。Vedoy, D. R. L.等在综述有机-无机杂化材料在油砂尾矿絮凝减水中的应用时指出：“梳型”结构中的高分子链密度高，减水效果更佳。

此外，为了解决聚丙烯酰胺（PAM）二次污染问题，研究者引入了光催化降解的有效方法，来解决这类环境问题。通过光催化剂（如TiO₂等），在光照条件下产生-OH、O₂-强氧化性自由基，将聚丙烯酰胺（PAM）氧化分解成CO₂和H₂O等小分子物质，来解决聚丙烯酰胺对环境的污染问题。但TiO₂等光催化材料不能均匀地分散在聚丙烯酰胺溶液中，降解效果不理想，限制了其进一步的推广和应用。

因此，研发出一种对油砂尾矿高效絮凝并且具有自降解特性的絮凝剂尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯/二氧化钛/聚丙烯酰胺复合自降解絮凝剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下∶

一种石墨烯/二氧化钛/聚丙烯酰胺复合自降解絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、采用Hummers法制备氧化石墨烯；

S2、先采用溶胶凝胶法制备氧化石墨烯/二氧化钛凝胶粉末，然后将氧化石墨烯/二氧化钛凝胶粉末在惰性气氛条件下200~600 ℃热处理0.5~6 h，获得石墨烯/二氧化钛；