一种掺镧氧化石墨烯纳米复合除氟剂的合成方法技术

一种掺镧氧化石墨烯纳米复合除氟剂的合成方法，属于除氟剂的生产方法。(1)以氧化石墨烯、水合氯化镧和氨水为原料；(2)按照质量比为1:30:1000的比例称取氧化石墨烯、水合氯化镧和水；(3)将称量好的氧化石墨烯与水混匀后，超声分散2h，再以3000rpm的速度离心，离心后的上层液体为氧化石墨烯胶体；(4)将称量好的水合氯化镧投加到上述胶体中，混匀后超声分散30min；(5)然后向体系滴加8mol L

【技术实现步骤摘要】
一种掺镧氧化石墨烯纳米复合除氟剂的合成方法
本专利技术涉及一种除氟剂的生产方法，特别是一种掺镧氧化石墨烯纳米复合除氟剂的合成方法。
技术介绍
氟是人体不可或缺的微量元素之一，但摄入量过多对机体有伤害，容易引起氟斑牙、佝偻病，甚至抑制脂肪酶、骨质磷酸酶等的活性，使骨髓细胞染色体的畸变率增加。人体摄入氟离子的主要途径为海水、土壤、地下水、地面水等，但是目前由于人类生产生活中，矿物资源的过度滥用、固体液体污染物无节制排放，造成地下水位下降、水环境污染，使氟化物超标问题日益严重。为解决这一问题，新型除氟材料的研究近年来受到越来越多的关注。碳基材料与水溶液中的重金属离子、有机物和各种阴离子等均具有较好的亲和性，故常被作为净化水环境的吸附材料。常用的碳基材料有活性炭、骨炭、碳纳米管、石墨烯等，氧化石墨烯属于石墨烯的衍生物，具有丰富的含氧官能团(如-O、-OH、-COOH等)和较强的亲水性，是一种高效的理想吸附材料。但是，氧化石墨烯主要以范德华力进行吸附，在水溶液中易发生聚集，分散性不好，这也限制了它的实际应用。镧是一种金属稀土元素，在地壳中的含量为0.0018％。镧属于硬酸，根据软硬酸碱理论，其对氟具有较高的化学吸附力。据报道，镧基复合材料，如氧化镧水合物、镧负载螯合树脂、镧掺杂壳聚糖、镧改性骨炭材料、镧掺杂二氧化硅干凝胶等，均对水溶液中的氟离子具有良好的吸附性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种掺镧氧化石墨烯纳米复合除氟剂的合成方法，在层状氧化石墨烯的表面修饰高化学吸附力的氢氧化镧纳米粒子，通过协同作用提高吸附材料在水溶液中的分散性和除氟性，以实现更好的实际应用价值。本专利技术的目的是这样实现的：掺镧氧化石墨烯纳米复合除氟剂的生产方法(1)以氧化石墨烯、水合氯化镧和氨水作为反应原料；(2)按照质量比称取氧化石墨烯固体、水合氯化镧固体和水；(3)将称量好的氧化石墨烯固体与水混合均匀后，超声分散，离心分离，去除不溶的杂质，剩余的上层液体为氧化石墨烯的胶体溶液；(4)将称量好的水合氯化镧固体投加到上述氧化石墨烯胶体溶液中，并搅拌至均一状态，超声分散，得到混合溶液；(5)向混合溶液中滴加8molL-1氨水，调节体系的pH值；(6)然后将体系置于水浴中持续搅拌，常温下陈化；(7)之后过滤，用水洗涤至过滤液呈中性；(8)滤渣干燥，粉碎后得到氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合除氟剂。所述的步骤2中，所述的氧化石墨烯固体、水合氯化镧固体和水的质量比为1:30:1000。所述的步骤3中，所述的超声分散时间为1-2h，离心分离转速为2500-3500rpm。所述的步骤4中，所述的超声分散时间为25-35min，所述的步骤5中，所述的调节体系的pH值为8-10。所述的步骤6中，所述的水浴温度为50℃-70℃，在该水浴温度下持续搅拌0.5-1.5h，常温陈化时间为20-28h。所述的步骤8中，所述的滤渣干燥温度为55-65℃，干燥时间为20-28h。有益效果，由于采用了上述方案，本专利技术仅以氧化石墨烯、水合氯化镧和氨水作为生产原料，合成氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合除氟剂；其中氨水起到调控制备液pH的作用，以保证产物的纯度和活性位点的数量；复合材料中的氧化石墨烯为层状结构，含有丰富的含氧官能团，亲水性较强，对水溶液中的氟离子具有良好的吸附能力；复合材料中的氢氧化镧本身显正电性，对氟离子具有极强的吸附性；纳米氢氧化镧附着在氧化石墨烯片层中间，增加了复合材料的分散性和活性位点的数量，使得除氟能力更高效。在层状氧化石墨烯的表面修饰高化学吸附力的氢氧化镧纳米粒子，通过协同作用提高吸附材料在水溶液中的分散性和除氟性，实现了更好的实际应用价值，达到了本专利技术的目的。优点：1、以氧化石墨烯、水合氯化镧和氨水为反应原料，制备所用最高温度为60℃，制备工艺简单，易操作，适用于大规模生产和应用；2、除氟容量较高，与相关研究相比，高出3-4倍；3、氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合除氟剂的再生性能良好，除氟容量长期稳定。附图说明图1是本专利技术的合成方法流程图。图2是本专利技术的氧化石墨烯(a)、氢氧化镧(b)和氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合吸附剂(c)的TEM谱图和SAED衍射分析照片。图3是本专利技术的氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合吸附剂除氟前后的FTIR(a)和XRD衍射(b)谱图。图4是本专利技术的氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合吸附剂除氟前后的SEM-EDS能谱，其中：图4(a)为除氟前的能谱图，图4(b)为除氟后的能谱图。图5是本专利技术的氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合吸附剂除氟前后的XPS能谱，其中：图5(a)为总谱图，图5(b)为O1s的能谱图，图5(c)为La3d的能谱图，图5(d)为C1s的能谱图。图6是本专利技术的氧化石墨烯、氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合吸附剂除氟前后的Raman光谱。具体实施方式以下实例是为了进一步描述本专利技术，而不是以任何方式限制本专利技术。以一吨反应釜为例，选用氧化石墨烯、水合氯化镧(LaCl3xH2O，分子量为245.25gmol-1)和氨水(含量20％)为原料。生产方法如下：(1)以氧化石墨烯、水合氯化镧和氨水作为反应原料；(2)按照质量比称取氧化石墨烯固体、水合氯化镧固体和水；(3)将称量好的氧化石墨烯固体与水混合均匀后，超声分散，离心分离，去除不溶的杂质，剩余的上层液体为氧化石墨烯的胶体溶液；(4)将称量好的水合氯化镧固体投加到上述氧化石墨烯胶体溶液中，并搅拌至均一状态，超声分散，得到混合溶液；(5)向混合溶液中滴加8molL-1氨水，调节体系的pH值；(6)然后将体系置于水浴中持续搅拌，常温下陈化；(7)之后过滤，用水洗涤至过滤液呈中性；(8)滤渣干燥，粉碎后得到氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合除氟剂。所述的步骤2中，所述的氧化石墨烯固体、水合氯化镧固体和水的质量比为1:30:1000。所述的步骤3中，所述的超声分散时间为1-2h，离心分离转速为2500-3500rpm。所述的步骤4中，所述的超声分散时间为25-35min，所述的步骤5中，所述的调节体系的pH值为8-10。所述的步骤6中，所述的水浴温度为50℃-70℃，在该水浴温度下持续搅拌0.5-1.5h，常温陈化时间为20-28h。所述的步骤8中，所述的滤渣干燥温度为55-65℃，干燥时间为20-28h。图1中，氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合吸附剂的除氟实验：30℃时，取100mL、10mgL-1的NaF溶液置于250mL的聚乙烯瓶中，向其中加入0.50gL-1的氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合吸附剂，以150rh-1的速度在恒温振荡器上震荡。待反应到达吸附平衡点时，用0.45um的水相滤膜过滤，将得到的滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺镧氧化石墨烯纳米复合除氟剂的合成方法，其特征是：生产方法如下：/n(1)以氧化石墨烯、水合氯化镧和氨水作为反应原料；/n(2)按照质量比称取氧化石墨烯固体、水合氯化镧固体和水；/n(3)将称量好的氧化石墨烯固体与水混合均匀后，超声分散，离心分离，去除不溶的杂质，剩余的上层液体为氧化石墨烯的胶体溶液；/n(4)将称量好的水合氯化镧固体投加到上述氧化石墨烯胶体溶液中，并搅拌至均一状态，超声分散，得到混合溶液；/n(5)向混合溶液中滴加8mol L

【技术特征摘要】
1.一种掺镧氧化石墨烯纳米复合除氟剂的合成方法，其特征是：生产方法如下：
(1)以氧化石墨烯、水合氯化镧和氨水作为反应原料；
(2)按照质量比称取氧化石墨烯固体、水合氯化镧固体和水；
(3)将称量好的氧化石墨烯固体与水混合均匀后，超声分散，离心分离，去除不溶的杂质，剩余的上层液体为氧化石墨烯的胶体溶液；
(4)将称量好的水合氯化镧固体投加到上述氧化石墨烯胶体溶液中，并搅拌至均一状态，超声分散，得到混合溶液；
(5)向混合溶液中滴加8molL-1氨水，调节体系的pH值；
(6)然后将体系置于水浴中持续搅拌，常温下陈化；
(7)之后过滤，用水洗涤至过滤液呈中性；
(8)滤渣干燥，粉碎后得到氢氧化镧/氧化石墨烯碳基纳米复合除氟剂。


2.根据权利要求1所述的一种掺镧氧化石墨烯纳米复合除氟剂的合成方法，其特征是：所述的步骤2中，所述的氧化石墨烯固体、水合氯化镧固体和水的质量比为1:30:1000。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈缜缜，徐骥臣，张文健，冯莉，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32