[发明专利]一种氧化石墨烯改良活性炭的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯改良活性炭的制备方法，处理方法包括以下步骤：将活性炭浸泡在氧化石墨烯水溶液中，利用活性炭本身的吸附作用吸附溶液中氧化石墨烯，然后，将固态的活性炭和液态的氧化石墨烯溶液分离，并放入恒温环境干燥，即制备得到氧化石墨烯改良的活性炭材料。本发明公开了其用途，氧化石墨烯改良后的活性炭对溶液中铜、铬和镉等常见重金属离子吸附速度明显提高、吸附量增加。该技术的制备成本低、原材料易得、操作简单、效率高、运行效果稳定，在水中重金属离子去除方面具有广泛的应用前景。

技术领域：

本发明涉及一种氧化石墨烯改良活性炭的制备方法及其应用，属于石墨烯碳基材料应用的领域。

背景技术：

随着人类增长和工农业的快速发展，很多国家正面临着水资源短缺和水质差的问题。其中，工业生产和采矿行业中的重金属未经适当处理就释放到水体中，导致水质变差，使原本就十分紧张的水资源又遭到污染，这已经成为全球关注的问题之一。更严重的是，若这些富含重金属离子的水不被及时处理，会对周边环境造成严重的污染，且这些重金属离子在环境中的存在十分稳定，不能被生物降解，且倾向于生物富集，容易通过食物链，严重危害人类的健康。因此，如何有效的去除水中的重金属离子已经成为了一个亟待解决的问题。

现如今，对于水中重金属离子的去除，常见的治理方法是：离子交换法、化学沉淀法、反渗透法、电化学法、膜分离法和吸附法等。其中，吸附法因其方法简单，普适性强，操作成本低的方法是目前最常见的处理水中重金属污染的手段，有较高的应用价值。活性炭、生物炭等碳基材料常作为吸附剂来吸附水中污染物。但随着一些新材料的出现，如:氧化石墨烯、碳纳米管和金属有机框架材料等，活性炭等传统吸附剂因其相对较小的吸附容量和较低的污染物去除效率，在水中重金属离子去除领域的应用受到了一定的限制。因此，利用新型纳米材料对传统活性炭材料进行改良，以提升其吸附能力变得尤为重要。

发明内容：

本发明的第一个目的在于提供一种氧化石墨烯改良活性炭的制备方法；

本发明的第二个目的在于提供一种氧化石墨烯改良活性炭的用途。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施：一种氧化石墨烯改良活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.原料预处理：将原料活性炭冲洗、烘干、粉碎并过60目筛，得到粒度小于60目的活性炭粉末；

S2.氧化石墨烯制备：

首先，将粒度为60-200目的石墨粉放入浓H₂SO₄、K₂S₂O₈、P₂O₅溶液中，溶液为2.5gK₂S₂O₈、2.5g P₂O₅溶于12ml 98％的硫酸中制得，在75-85℃连续搅拌4-6h；

然后，用去离子水稀释，离心，洗涤，干燥后得到预氧化石墨；然后在浓H₂SO₄和KMnO₄中进一步氧化；进一步氧化方式是先将预氧化石墨加入120ml硫酸，35度下搅拌2-3小时，再加入15g高锰酸钾，最后20-30度搅拌4小时。

而后，用去离子水稀释，再加入30％H₂O₂，得到氧化石墨烯产物；

随后，用体积比为1:9-10的HCl和去离子水对产物进行离心洗涤，去除其中杂质离子；

最后，采用3000-8000r/min的速度离心分离，得到氧化度为20-40％的氧化石墨烯溶液；

S3.活性炭改良：