[发明专利]一种微藻基磁性石墨烯和生物炭的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种微藻基磁性石墨烯和生物炭的制备方法及应用，首先通过共沉淀法来制备磁性石墨烯，然后通过Π‑Π键的结合将磁性石墨烯包覆在生物炭的表面，最后将培养好的微藻与磁性石墨烯和生物炭在光照和营养物等条件下进行混合来制备微藻基磁性石墨烯和生物炭；并将微藻基磁性石墨烯和生物炭用于水体中重金属离子的去除，本发明具有适用范围广、环境材料友好型、易分离、选择性好、去除效率高等优点，在去除重金属离子方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于重金属废水治理领域，尤其涉及了一种微藻基磁性石墨烯和生物炭的制备方法及应用。

背景技术

随着城市化进程的加快和工农业的迅速发展，我国绝大多数城市都存在着较为严重的水污染问题。大量未经处理的城市垃圾、工业废水和生活污水以及大气沉降物不断排入水体中，使水体悬浮物和沉积物中的重金属含量急剧升高，水体重金属污染已成为全球性的环境污染问题，对重金属污染水体的治理迫在眉睫。

国内通常采用的重金属废水处理方法，包括石灰中和法和硫化法等。这些传统的处理工艺，虽然可以将废水中的重金属去除掉，但是处理效果差，处理后回收的清水水质仍难以确保稳定达标排放，而且还会产生二次污染。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种微藻基磁性石墨烯和生物炭的制备方法及应用，很好的解决了重金属废水处理方法处理效果差、还会产生二次污染的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种微藻基磁性石墨烯和生物炭的制备方法，

1)首先制备磁性石墨烯：将石墨烯超声分散在蒸馏水中，接着在常温下加入含有Fe³⁺的铁盐并搅拌45～60min，然后在氮气保护下于60～80℃条件下加入含有Fe²⁺的铁盐并搅拌反应60～90min，再加入氨水溶液并搅拌2h使溶液的pH≥10，得到磁性石墨烯，干燥备用；

2)然后制备磁性石墨烯和生物炭：首先将磁性石墨烯、还原剂、偶联剂超声分散在有机醇水溶液中以得到改性的磁性石墨烯分散液，然后取一定量的生物炭加入到石墨烯分散液中并磁力搅拌1.5～2h，并在真空下干燥以备用；最后将所得的混合物在500～700℃的氮气下高温裂解1～2h，并洗涤真空干燥以备用；

3)最后制备微藻基磁性石墨烯和生物炭：将培养好的微藻与磁性石墨烯和生物炭按照一定比例混合，配合光照和营养等条件，静置3～8h，得到微藻基磁性石墨烯和生物炭，并计为产物A。

进一步的，步骤1)中所述的氧化石墨烯的质量浓度为0.1～5g/L。

进一步的，步骤1)中所述的Fe³⁺和Fe²⁺的摩尔比为2∶1～3∶2。

进一步的，步骤2)中所述的助剂为尿素、乙二胺或硫脲中的一种。

进一步的，步骤2)中所述的偶联剂为硅烷偶联剂，采用对乙氧基硅烷、对甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。

进一步的，步骤2)中所述的有机醇以偶联剂的选择为依据，采用甲醇、乙醇或异丙醇中的一种。

进一步的，步骤2)中所述的生物炭原材料为农作废弃物水稻秸秆、玉米秸秆、谷壳、小麦秸秆中一种或几种混合物。

进一步的，步骤3)中所述的微藻选择可以根据废水中重金属的种类、浓度以及氮磷的含量进行选择，可采用小球藻、栅藻、乱囊藻、螺旋藻中的一种或多种，且微藻与磁性石墨烯和生物炭的质量比为1∶10～1∶100。

进一步的，所述的产物A用于废水中重金属离子的去除。