[发明专利]一种氧化石墨烯改性猪粪生物炭及其制备方法和在去除污水中镉的应用

摘要

本发明提供了一种氧化石墨烯改性猪粪生物炭及其制备方法和在去除污水中镉的应用，属于污水处理技术领域。所述氧化石墨烯改性猪粪生物炭，组分包括氧化石墨烯、猪粪生物炭和聚丙烯酸钠，所述氧化石墨烯通过聚丙烯酸钠负载在猪粪生物炭上。通过观察氧化石墨烯改性猪粪生物炭颗粒的外观形貌发现，氧化石墨烯通过聚丙烯酸钠附着在生物炭的表面，形成高低不平的突起，增加了吸附活性位点，提高了吸附效率。因此，本发明还提供了氧化石墨烯改性猪粪生物炭在去除污水中镉中的应用。 1

主权项

1.一种氧化石墨烯改性猪粪生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将氧化石墨烯悬液调整pH值至5～8，将调整pH值后的氧化石墨烯悬液进行超声处理，得到分散的单层氧化石墨烯悬液；

2)将聚丙烯酸钠溶液逐滴加入所述步骤1)中得到的单层氧化石墨烯悬液中，得氧化石墨烯‑聚丙烯酸钠悬浮液；

3)将猪粪粉末与所述步骤2)中得到的氧化石墨烯‑聚丙烯酸钠悬浮液混合，搅拌1～3h，静置3～4h，过滤，收集沉淀，得到氧化石墨烯改性生物炭复合材料初品；猪粪粉末的质量与氧化石墨烯‑聚丙烯酸钠悬浮液的体积比为18～22g：1～1.12L；

4)将所述步骤3)中得到的氧化石墨烯改性生物炭复合材料初品进行水洗，再冷冻干燥，得到去杂的氧化石墨烯改性生物炭复合材料初品；

5)在氮气氛围中，将所述步骤4)中得到的去杂的氧化石墨烯改性生物炭复合材料初品置于热解环境中，向所述热解环境中通入氮气，以8～15℃/min的升温速率升温至100～400℃热解1～4h，将热解产物冷却后粉碎、过筛，得到氧化石墨烯改性猪粪生物炭。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中猪粪粉末是由新鲜猪粪在25～40℃下晾晒7～14d，将晾晒后的猪粪粉碎、过筛制备得到。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述猪粪粉末的粒径为18～25目。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述聚丙烯酸钠溶液与单层氧化石墨烯悬液的体积比为0.08～0.12：1；氧化石墨烯悬液的质量浓度为0.1～1mg/mL；聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为1.0～4.0mg/mL。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中超声处理的条件：超声时间30～60min，超声频率为35～45kHz，超声功率为45～55W。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中猪粪粉末的质量与氧化石墨烯‑聚丙烯酸钠悬浮液的体积比为20g：1.1L。

7.根据权利要求1、2、4～6任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中氮气的通入速度为0.1～0.8L/min；热解的温度为200～300℃；热解的时间为2～3h；

所述步骤5)中过筛的孔径为18～25目。

8.权利要求1～7任意一项所述方法制备的氧化石墨烯改性猪粪生物炭，其特征在于，组分包括氧化石墨烯、猪粪生物炭和聚丙烯酸钠，所述氧化石墨烯通过聚丙烯酸钠负载在猪粪生物炭上；所制备的氧化石墨烯改性猪粪生物炭的产率为53.8％；氧化石墨烯的改性率为35％～40％。

9.权利要求1～7任意一项所述方法制备的氧化石墨烯改性猪粪生物炭或权利要求8所述的氧化石墨烯改性猪粪生物炭在去除污水中镉中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述氧化石墨烯改性猪粪生物炭的投加质量为每升废水中添加0.4～6g。