[发明专利]一种用于去除重金属的无机多孔材料及其制备和应用

说明书

本发明属于无机多孔材料吸附分离技术领域，特别涉及一种用于去除重金属的无机多孔材料及其制备方法和应用。采用腐殖酸对氧化石墨烯进行改性，之后将改性后的氧化石墨烯插层到蒙脱土片层内，获得所述无机多孔材料。本发明提供的多孔材料相比较于其他吸附材料表现出优越的吸附性能且廉价易得。

技术领域

本发明属于无机多孔材料吸附分离技术领域，特别涉及一种用于去除重金属的无机多孔材料及其制备和应用。

背景技术

随着社会的发展及科学的进步，能源的消耗持续加重，产生的污染与经济发展之间的矛盾日益突出，因此必须加速治理污染的步伐。我国是世界上最大的产煤和耗煤国家，虽然已经大力发展清洁能源，但我国的能源结构仍以煤炭为主，工业的发展离不开煤炭。煤化工以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品，之后进行进一步的加工（精细化工）开发能源产品等的过程。主要包括煤的气化、液化、低温干馏、高温干馏及焦油加工等过程。煤是化学成分极为复杂的物质，因此煤化工过程中消耗大量的水，也带来大量的污水。煤化工废水中往往含有数十种无机污染物和有机污染物，包括固体悬浮物、氨及铵盐、硫化物、重金属、易降解和难降解的有机物等等。其中重金属污染在环境中难以生物降解，随着积累破坏环境，导致生物基因突变；在人体中不易被分解，给人体带来严重的疾病；同时也浪费大量的资源。

为了高效的去除重金属污染，研究人员研发了多种去除工艺，包括萃取、沉淀、离子交换、吸附和生物转化等工艺。其中，吸附法因其操作简单、效率高、操作简便等优点被认为是最佳的方法之一。氧化石墨烯面世以来，由于其优异的吸附性能受到广大研究人员的青睐，但由于氧化石墨烯片剥离困难，容易团聚，因此对其进行选择性的改性，获得功能性材料是目前的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于去除重金属的无机多孔材料及其制备和应用，所述的无机多孔材料具有一定的微观结构，对重金属离子有较强的吸附能力，廉价易得，使用范围广。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于去除重金属的无机多孔材料，通过下法获得：采用腐殖酸对氧化石墨烯进行改性，之后将改性后的氧化石墨烯插层到蒙脱土片层内，获得所述无机多孔材料。

进一步，改性后的氧化石墨烯与蒙脱土的质量比例为1-4：10。

优选的，按照以下比例将0.5-1 g氧化石墨烯溶于300-600 ml N，N-二甲基甲酰胺中，充分混合后，在其中滴加入腐殖酸溶液，之后充分混合获得改性后的氧化石墨烯；所述的腐殖酸溶液通过将0.5-1g腐殖酸溶于50-100ml 体积浓度10%乙酸水溶液获得。

具体的，将氧化石墨烯溶于溶剂后，搅拌并超声4-6小时，接着缓慢滴加腐殖酸溶液，搅拌2-4小时后获得改性后的氧化石墨烯混合溶液。

将改性后的氧化石墨烯与蒙脱土悬浮液混合，调节溶液pH至中性后沉淀离心，冷冻干燥制得所述无机多孔材料。

其中，所述蒙脱土悬浮液是按照将2.5-5 g蒙脱土溶于250-500 ml蒸馏水中比例配制，充分混合后再搅拌2-4小时。

优选的，可将蒙脱土溶于蒸馏水中搅拌2-4小时后超声处理4-6小时，之后再搅拌2-4小时。

离心时离心机转速为8000 r/min，时间为10-15min；冷冻12-24h后干燥36-72h。干燥可于冷冻干燥机中进行。

所述氧化石墨烯为改进Hummers法制备的氧化石墨烯（采用现有改进Hummers法制备即可），利用氧化石墨烯表面大量的活性基团及大比表面积增强材料的吸附能力。

所述蒙脱石为纳米级蒙脱石。纳米级蒙脱土在溶液中悬浮存在，部分水分子进入片层使蒙脱土发生层间化膨胀，片层间距增大，利于插层改性。

具体的，本发明用于去除重金属的无机多孔材料的制备方法，可如下进行：