[发明专利]改性复合石墨烯气凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.改性复合石墨烯气凝胶在强化厌氧生物处理含有机物废水中的应用，其特征在于，所述改性复合石墨烯气凝胶的制备方法包括如下步骤：

①制备羧基化碳纳米管：将碳纳米管与酸性分散介质超声混合后回流加热；收集沉淀物洗涤、过滤直至滤液的pH为6.5～7.5，干燥后即得到所述羧基化碳纳米管；

②制备改性复合石墨烯水凝胶：将氧化石墨烯与还原剂和步骤①中得到的羧基化碳纳米管在pH为8～10的溶液中，超声混合均匀，通过水热反应得到改性复合石墨烯水凝胶；

③制备改性复合石墨烯气凝胶：将步骤②得到的改性复合石墨烯水凝胶干燥后即得到改性复合石墨烯气凝胶；

所述有机物为氯霉素。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤①中：

所述碳纳米管与所述酸性分散介质的比例为每100mg的碳纳米管分散于10-30mL的酸性分散介质中；

所述酸性分散介质选自硫酸、硝酸或其任意混合；

所述回流加热的温度为60～100℃；所述回流加热的时间为3～6h；

所述收集沉淀物为用丙酮或异丙醇稀释后离心收集沉淀物；

所述洗涤为用丙酮洗涤；

所述过滤为0.1～0.5μm的滤膜过滤。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤②中：所述还原剂选自亚硫酸氢钠、赖氨酸和乙二胺中的任一种；

所述羧基化碳纳米管与氧化石墨烯的质量比为1～4:10；

所述水热反应为120℃～200℃水热反应12～18h。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤③中，所述干燥为冷冻干燥或超临界干燥。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤②中，所述氧化石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：冰浴条件下，将石墨和硝酸钠溶解于硫酸中；

步骤2：搅拌条件下，向步骤1得到的混合体系中加入高锰酸钾，恒温反应；

步骤3：搅拌条件下，将去离子水逐滴先慢后快的方式加入步骤2得到的混合体系中；加热反应，然后加入过氧化氢溶液充分混合。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，步骤1中：所述冰浴条件的温度为4～10℃。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，步骤2中，所述恒温反应的温度为30～45℃；所述恒温反应的时间为3～4h；

步骤2中，所述加入高锰酸钾为分批加入；

步骤3中，所述加热反应的温度为90～100℃；所述加热反应的时间为25～45min。

8.根据权利要求1-7任一所述的应用的实施方法，包括如下步骤：

将厌氧污泥和所述改性复合石墨烯气凝胶混合后，通入待处理的废水，进行生物处理；

所述生物处理需要恒温；所述恒温的温度为30～38℃；

所述生物处理过程中需构建厌氧环境；

所述生物处理需避光；

所述厌氧污泥与所述改性复合石墨烯气凝胶的用量比为：每20～40mL厌氧污泥与40～80mg改性复合石墨烯气凝胶混合均匀；

所述改性复合石墨烯气凝胶与所述待处理废水的用量比为：所述待处理废水化学需氧量的浓度为2000mg/L～4000mg/L，所述待处理废水投加所述改性复合石墨烯气凝胶的含量为0.4～0.8g。