基于石墨烯的污水处理方法技术

本申请公开了基于石墨烯的污水处理方法，该方法包括以下步骤：调节污水pH至5~9，污水在重力作用下进入石墨烯悬筛内，污水中的水在重力作用下通过石墨烯悬筛进入设置在其下方的集水池；石墨烯悬筛上的喷涂的石墨烯微片为氧化石墨烯依次经PEO‑PPO‑PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性而成；具有减少石墨烯之间的团聚，提高吸附容量的优点。

Wastewater treatment method based on graphene

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯的污水处理方法
本专利技术涉及基于石墨烯的污水处理方法。
技术介绍
含重金属的废水由于其高毒性和潜在的致癌性一直是当前研究的热点。目前，有许多净化方法，如吸附、生物修复、沉淀、反渗透、离子交换用于重金属的去除。其中，石墨烯由于其具有很大的表面积而引起了研究者的巨大兴趣。石墨烯是由sp2杂化的碳原子构成的二维新型材料，具有奇特的物理化学特性。近年来，石墨烯及其衍生物在电子器件、能源、环境等领域得到了广泛关注。氧化石墨烯具有非常大的理论比表面积和很强的电子传输能力；其表面存在大量的环氧基团、羟基、羧基等含氧官能团，该结构和水通蛋白的结构类似，具有吸附容量大、吸附迅速等特点，同时被用作承载无机纳米材料的理想载体材料和有效的电子介质，是具有良好应用前景的吸附剂。然而，由于石墨烯片层之间具有较强的范德瓦耳斯力，石墨烯之间容易发生团聚和堆砌，影响吸附效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于石墨烯的污水处理方法，具有减少石墨烯之间的团聚，提高吸附容量的优点。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：基于石墨烯的污水处理方法，包括以下步骤：调节污水pH至5~9，污水在重力作用下进入石墨烯悬筛内，污水中的水在重力作用下通过石墨烯悬筛进入设置在其下方的集水池；所述石墨烯悬筛上的喷涂的石墨烯微片为氧化石墨烯依次经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性而成。优选的，所述石墨烯微片的制备方法包括以下步骤：（1）PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性①将PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物分散在乙酸乙酯和水混合溶液中，加热至48~52℃搅拌分散，加入氧化石墨烯搅拌分散均匀；②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯；PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物、乙酸乙酯和水的质量比为1:0.45~0.55:9~11；PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和氧化石墨烯的质量比为4~6:1；（2）聚乙烯吡咯烷酮改性①将聚乙烯吡咯烷酮分散在乙醇中，加热至57~59℃搅拌分散，加入经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯搅拌分散均匀；②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到依次经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性的氧化石墨烯；聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的质量比为1:7~9；聚乙烯吡咯烷酮和经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯的质量比为2~3:1。优选的，所述氧化石墨烯选用Lerf-Klinowski模型。优选的，所述石墨烯微片的制备过程包括以下步骤：（1）PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性①将PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物分散在乙酸乙酯和水混合溶液中，加热至50℃搅拌分散，加入氧化石墨烯搅拌分散均匀；②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯；PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物、乙酸乙酯和水的质量比为1:0.50:10；PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和氧化石墨烯的质量比为5:1；（2）聚乙烯吡咯烷酮改性①将聚乙烯吡咯烷酮分散在乙醇中，加热至58℃搅拌分散，加入经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯搅拌分散均匀；②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到依次经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性的氧化石墨烯；聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的质量比为1:8；聚乙烯吡咯烷酮和经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯的质量比为2.5:1；所述氧化石墨烯选用Lerf-Klinowski模型；所述PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物选用P123型。所述聚乙烯吡咯烷酮选用K30型。优选的，所述石墨烯微片的制备过程还包括步骤（3）：①将碳酸氢钙、氧化铁和碳酸镁分散在水中，搅拌分散，加入依次经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性的氧化石墨烯搅拌分散均匀；②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到改性后的氧化石墨烯；碳酸氢钙、氧化铁、碳酸镁和水的质量比为1:0.25:0.05:20；碳酸氢钙和依次经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性的氧化石墨烯的质量比为0.2:1。本专利技术技术效果主要体现在以下方面：石墨烯之间团聚减少，对铜、锌、铅、镉和氟等离子具有较高的吸附量，且适用的pH范围广。具体实施方式实施例1：基于石墨烯的污水处理方法，包括以下步骤：调节污水pH至5~9，污水在重力作用下进入石墨烯悬筛内，污水中的水在重力作用下通过石墨烯悬筛进入设置在其下方的集水池；石墨烯微片的制备过程包括以下步骤：（1）PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性①将PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物分散在乙酸乙酯和水混合溶液中，加热至50℃搅拌分散，加入氧化石墨烯搅拌分散均匀；②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯；PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物、乙酸乙酯和水的质量比为1:0.50:10；PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和氧化石墨烯的质量比为5:1；（2）聚乙烯吡咯烷酮改性①将聚乙烯吡咯烷酮分散在乙醇中，加热至58℃搅拌分散，加入经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯搅拌分散均匀；②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到依次经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性的氧化石墨烯；聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的质量比为1:8；聚乙烯吡咯烷酮和经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯的质量比为2.5:1；氧化石墨烯选用Lerf-Klinowski模型；PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物选用P123型。聚乙烯吡咯烷酮选用K30型。实施例2：基于石墨烯的污水处理方法，与实施例1的区别在于，石墨烯微片的制备过程包括以下步骤：（1）PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性①将PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物分散在乙酸乙酯和水混合溶液中，加热至48℃搅拌分散，加入氧化石墨烯搅拌分散均匀；②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯；...

【技术保护点】
1.基于石墨烯的污水处理方法，其特征是，包括以下步骤：调节污水pH至5~9，污水在重力作用下进入石墨烯悬筛内，污水中的水在重力作用下通过石墨烯悬筛进入设置在其下方的集水池；/n所述石墨烯悬筛上的喷涂的石墨烯微片为氧化石墨烯依次经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性而成。/n

【技术特征摘要】
1.基于石墨烯的污水处理方法，其特征是，包括以下步骤：调节污水pH至5~9，污水在重力作用下进入石墨烯悬筛内，污水中的水在重力作用下通过石墨烯悬筛进入设置在其下方的集水池；
所述石墨烯悬筛上的喷涂的石墨烯微片为氧化石墨烯依次经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性而成。


2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的污水处理方法，其特征是，所述石墨烯微片的制备方法包括以下步骤：
（1）PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性
①将PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物分散在乙酸乙酯和水混合溶液中，加热至48~52℃搅拌分散，加入氧化石墨烯搅拌分散均匀；
②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯；
PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物、乙酸乙酯和水的质量比为1:0.45~0.55:9~11；
PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和氧化石墨烯的质量比为4~6:1；
（2）聚乙烯吡咯烷酮改性
①将聚乙烯吡咯烷酮分散在乙醇中，加热至57~59℃搅拌分散，加入经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯搅拌分散均匀；
②将分散后的混合物放入机械剪切设备中，经机械剪切得到石墨烯浆体，过滤并水洗，干燥得到依次经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和聚乙烯吡咯烷酮改性的氧化石墨烯；
聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的质量比为1:7~9；
聚乙烯吡咯烷酮和经PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物改性的氧化石墨烯的质量比为2~3:1。


3.根据权利要求2所述的基于石墨烯的污水处理方法，其特征是，所述氧化石墨烯选用Lerf-Klinowski模型。


4.根据权利要求3所述的基于石墨烯的污水处理方法，其特征是，所述石墨烯微片的制备过程包括以下步骤：
（...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰强，林洪全，张欢，张金，
申请(专利权)人：福建省蓝深环保技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35