[发明专利]一种石墨烯生产废水的高效处理方法

说明书

本发明提出了一种石墨烯生产废水的高效处理方法，为了解决现有技术中废水处理工艺繁琐，且处理后达不到排放标准的问题，一种石墨烯生产废水的高效处理方法，包括以下步骤：1)酸性废液的中和；2)钙离子的去除；3)锰离子的去除，本发明在处理废水的同时获得硫酸钙副产物，可用于工业石膏的生产，提高了工业产值；经本发明处理过的水盐分含量低，可直接排入市政污水管网，不会对后续的生化处理造成影响。

技术领域

本发明涉及工业生产废水处理技术领域，特别是指一种石墨烯生产废水的高效处理方法。

背景技术

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值，近些年来，石墨烯的研究与应用开发持续升温，与石墨烯有关的材料广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面。随着石墨烯应用领域的不断的扩大，对石墨烯的需求也越来越多。

目前，氧化还原法是唯一能大量制备石墨烯的方法。氧化还原法是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂及高锰酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化，增大石墨层之间的间距，在石墨层与层之间插入氧化物，制得氧化石墨。然后将反应物进行水洗，并对洗净后的固体进行低温干燥，制得氧化石墨粉体。这种方法操作简单，易于工业化生产。该方法的缺点是使用大量硫酸、硝酸等强酸，在生产过程中需要使用大量的水进行清洗，产生大量酸性废水。一般每生产一顿石墨烯，需要消耗40～50吨硫酸，产生待处理的废酸80～100吨，大量的废酸水将会对土壤、地下水等造成严重污染。另外，废酸处理费用约400元/吨，每生产一顿石墨烯花在废酸处理上的费用就有32000元～40000元。极高的废酸处理成倍势必会严重影响石墨烯相关产业的发展。因此、石墨烯产业的发展急需寻找一种简易、低成本的废酸处理工艺。

根据不同的生产方法，石墨烯生产废水中的成份也不尽相同。本专利主要针对的是利用硫酸、高猛酸钾、双氧水为和石墨为主要原料生产石墨烯的废水。该废水主要为酸性废水，废水的特点是酸性高、盐分高，主要含有硫酸、硫酸盐、和二价锰盐。该废水pH值为1～2，硫酸盐为2000-4000mg/L，锰盐为300-500mg/L。为强酸高盐水，所以不能用生化法处理。常规工艺是酸碱中和，再沉淀处理，该工艺虽然简单，但是废水中盐分含量较高，达不到排放标准，且会对后续的生化处理造成影响。目前也有对废酸进行回收利用的报道，但该工艺成本较高。废酸回收利用只是解决了废酸的处理，还需要后续的处理才能排放。

发明内容

本发明提出一种石墨烯生产废水的高效处理方法，为了解决现有技术中废水处理工艺繁琐，且处理后达不到排放标准的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种石墨烯生产废水的高效处理方法，包括以下步骤：

1)酸性废液的中和：向石墨烯生产1000L废水中加入氧化钙200-400g或者氢氧化钙400-600g，调节pH为5～6，搅拌3～5h，然后经板框压滤机压滤进行固液分离，分别收集滤液、沉淀物，将沉淀物进行干燥留以备用；

2)钙离子的去除：向上述滤液中通入二氧化碳300-600g，后加入pH调节剂，调节pH为8，搅拌1h；

3)锰离子的去除：再向步骤2)处理后的废水中加入氧化剂100-200g在电动搅拌转速为500r/min的条件下反应1h，加入300-400g絮凝剂，后用氢氧化钡调节pH为7～8之间，搅拌0.5～1h进入板框压滤机，沉淀浓缩脱水后作固废处理，上清液进入出水池进行ph检测，达到排放标准后排放入市政污水管道。

优选的，步骤3)中氧化剂为双氧水或者次氯酸钠，絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、或聚合氯化铝中的任一种。

优选的，步骤2)中为pH调节剂氢氧化钡、碳酸钡中的一种或两种。

优选的，步骤2)中二氧化碳的通入速率为100L/min。