[发明专利]一种蛭石基石墨烯复合多孔吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生产工艺简单、易于大规模生产的蛭石基石墨烯复合多孔吸附材料，通过该法所制备的产品具有生产工艺简单、孔隙率高、比表面积大、强度大、油水选择吸附性好、且可多次重复使用的优点。本发明采用的技术方案为：原始料的加入重量份数为：氧化石墨烯1~10份，无机结合剂990~999份，蛭石1份；并通过氩气保护、一步低温烧结法形成高强蛭石基三维多孔结构；本发明可广泛应用于污水净化、吸附油性液体与水分离及湖、海油污清理等领域。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料的技术领域，尤其涉及一种蛭石基石墨烯复合多孔吸附材料及其制备方法。

背景技术

随着世界工业的急速发展，石油泄漏事故频发，海上泄油事故引起大面积海域被污染，对环境造成不可逆的损伤；同时，内陆近海水面油污染也日趋严重，给人类生存环境带来极大危害。有效收集和处理油污及有机污染物已成为世界级的挑战。研究出一种具有选择性、高效和环保的新材料用于油水混合物的分离对世界的环境保护具有重要的意义。

目前，主要以沸石、活性炭及碳素纤维等材料作为油类的吸附材料，但是这些材料属于既亲油又亲水的材料，在吸油的同时也会吸附少量的水，从而造成油水分离效率低，并存在二次污染、循环利用率低、价格高。

多孔膨胀蛭石是一种层状结构，具有高比表面、高强度的特征，但其主要成分以SiO₂和Al₂O₃为主，属极性材料，但表面能较高，对水具有极强的亲和力。

石墨烯具有低表面能，像石墨一样具有亲油疏水的特性，同时具有高的比表面积，作为油水分离材料具有很大的前景。但是，直接用石墨烯气凝胶的多孔材料成本较高，而在材料中直接添加石墨烯，目前的工艺又很难克服石墨烯易团聚的缺点。

发明内容

本发明目的是为了克服现有油水分离技术中存在的所用材料吸附效果不理想、材料强度低、存在二次污染、生产成本高等问题的不足，提供一种生产工艺简单、易于大规模生产的蛭石基石墨烯复合多孔吸附材料，通过该法所制备的产品具有生产工艺简单、孔隙率高、比表面积大、强度大、油水选择吸附性好、且可多次重复使用的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明原始料的加入重量份数为：氧化石墨烯1~10份，无机结合剂990~999份，蛭石1份。

其中无机结合剂为水玻璃（模数n=1~3），磷酸盐（包括：磷酸铝或六偏磷酸钠）或硫酸铝溶液一种或两种以及两种以上的混合。

其中蛭石SiO₂含量为37~42wt%，容重为比重50-500kg/m³，粒度为0-3mm，这样的粒度分布可以增加蛭石的孔隙率，使比表面积增大，从而提高了亲油疏水的吸附能力。

本发明，一种蛭石基石墨烯复合多孔吸附材料的制备方法为：

步骤一、先将1~10份的氧化石墨烯与999~990份的无机结合剂混合，超声分散2h，得到含有氧化石墨烯的结合剂水玻璃溶液；

步骤二、再将1份的蛭石与5-12份步骤一得到的含有氧化石墨烯的无机结合剂，均匀混合为浆料，得到含有氧化石墨烯和无机结合剂的蛭石浆料；

步骤三、然后将步骤二所制得浆料倒入模具中振动成形，在空气气氛下常温静置24h，得到含有氧化石墨烯无机结合剂的蛭石陶瓷坯体；

步骤四、将步骤三所制得蛭石坯体在110℃的烘箱中干燥24h；之后再将所述干燥后的含有氧化石墨烯无机结合剂的蛭石陶瓷坯体在800-1200℃、通氩气保护下热处理2-4h，制得蛭石基石墨烯复合多孔材料。