一种RGO/Fe3O4磁性复合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种RGO/Fe3O4磁性复合物及其制备方法和应用，属于水处理技术领域。其中，制备方法包括以下步骤：（1）采用改进的Hummer's法制备GO；（2）在氮气保护下，将FeCl2×

【技术实现步骤摘要】
一种RGO/Fe3O4磁性复合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种复合物及其制备方法和应用，具体涉及一种RGO/Fe3O4磁性复合物及其制备方法和在去除水中硫化物中的应用，属于水处理


技术介绍

[0002]硫化物是环境中存在最广泛的污染物之一，废水中的硫化物会对水体环境和人体健康造成严重危害。目前主要采用化学沉淀法和化学氧化法去除废水中的硫化物，其中：（1）化学沉淀法：需要投入大量沉淀剂，而且产生的沉淀颗粒太小，难以分离，综合经济效益不好；（2）化学氧化法：该方法是利用氧化剂直接将硫化物氧化成硫酸盐，从而将硫化物去除，然而，硫酸盐可以被硫酸盐还原菌（SRB）再次还原为硫化物，不能达到完全去除的目的。
[0003]近年来的研究表明，吸附法因其成本低和去除能力高，已被普遍应用于废水处理。到目前为止，活性炭、金属氧化物、多孔石墨碳复合材料和石墨烯基材料已经被用于硫化物去除。其中，石墨烯基吸附剂因其比表面积大、吸附位点丰富、化学稳定性好而备受关注。特别是还原氧化石墨烯（RGO）具有良好的吸附性能，可以有效吸附去除Pb（II）和聚苯乙烯微塑料。此外，RGO在氧化脱硫反应中对含硫化合物也有良好的催化活性。因此，RGO可以作为吸附剂和催化剂，用于去除废水中的硫化物。然而，RGO本身易聚集的特点会使吸附容量下降，而且直接用RGO吸附硫化物后，吸附剂的回收是一个问题。通过离心或过滤回收会使成本变高，限制了其实际应用。将磁性粒子与RGO结合，可以很好地解决这些问题。Fe3O4是目前最常用的磁粉，具有超顺磁性、环保、表面积大、成本低等优点。负载Fe3O4的RGO可以防止RGO片的聚集，增加表面积，提高吸附能力。同时，RGO/Fe3O4可以很容易地通过外加磁场从溶液中分离出来。
[0004]目前未见将RGO/Fe3O
4 用于硫化物去除的研究，带有含氧官能团的RGO/Fe3O4理论上可以用来去除硫化物。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种能够彻底去除水中的硫化物且去除效果几乎不受溶液pH影响同时还易于从溶液中分离出来的RGO/Fe3O4磁性复合物，以及一种过程简单、易于实现的制备该RGO/Fe3O4磁性复合物的方法，同时还提供该RGO/Fe3O4磁性复合物去除水中硫化物的方法。
[0006]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种RGO/Fe3O4磁性复合物的制备方法，包括以下步骤：一、制备GO；二、在氮气保护下，将FeCl2×
4H2O加入到GO分散液中，搅拌溶解，在常温下逐滴滴加氨水创造碱性环境，反应15min，离心得到固体样品，用超纯水和乙醇反复洗涤，最后冷冻
干燥，得到磁性Fe3O4修饰的RGO。
[0007]优选的，在步骤一中，采用改进的Hummer's法制备GO，具体包括以下步骤：（1）在冰水浴条件下，将石墨粉、NaNO3以及浓H2SO4混合，搅拌至溶解，在温度不超过10℃条件下，分次加入KMnO4，得到混合物A；（2）将混合物A升温至35℃，加热30min，然后缓慢加入超纯水，搅拌20min，再升温至98℃，静置15min，最后再加入超纯水，得到混合物B；（3）将H2O2逐滴加入到混合物B中，混合物B的颜色逐渐变为亮黄色，并有气泡产生，得到混合物C；（4）将混合物C在室温下沉淀至少5h，然后离心，用5% HCl溶液洗涤沉淀至无SO
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，再用超纯水反复洗涤至中性，冷冻干燥24h后得到固体GO。
[0008]优选的，在步骤二中，FeCl2×
4H2O与GO的质量比为2:25。
[0009]一种RGO/Fe3O4磁性复合物，由上述方法制备得到。
[0010]本专利技术的有益之处在于：（1）本专利技术提供的制备RGO/Fe3O4磁性复合物的方法，以GO和FeCl2×
4H2O为原料，通过原位化学合成方法合成，过程简单，易于实现；（2）采用本专利技术提供的方法制备得到的RGO/Fe3O4磁性复合物，能够通过吸附和催化氧化将硫化物转化为稳定的元素硫和砜类有机物，避免硫酸盐的二次转化，从而彻底去除水中的硫化物，而且去除效果几乎不受溶液pH影响，性能良好；（3）采用本专利技术提供的方法制备得到的RGO/Fe3O4磁性复合物，其中的磁性Fe3O4可以促进RGO/Fe3O4磁性复合物从溶液中磁性分离出来，方便回收和重复使用，降低了使用成本。
附图说明
[0011]图1是石墨、GO、RGO/Fe3O4以及吸附后RGO/Fe3O4的XRD图谱；图2是GO、RGO/Fe3O4以及吸附后RGO/Fe3O4的FTIR图谱；图3是石墨、GO、RGO/Fe3O4以及吸附后RGO/Fe3O4的SEM图，其中，（a）是石墨的SEM图，（b）是GO的SEM图，（c）是RGO/Fe3O4的SEM图，（d）是吸附后RGO/Fe3O4的SEM图；图4是RGO/Fe3O4和吸附后RGO/Fe3O4的C 1s、O 1s、Fe 2p和S 2p的XPS图谱，其中，（a）是RGO/Fe3O4和吸附后RGO/Fe3O4的C 1s的XPS图谱，（b）是RGO/Fe3O4和吸附后RGO/Fe3O4的O 1s的XPS图谱，（c）是RGO/Fe3O4和吸附后RGO/Fe3O4的Fe 2p的XPS图谱，（d）是RGO/Fe3O4和吸附后RGO/Fe3O4的S 2p的XPS图谱；图5是RGO/Fe3O4在不同pH下对硫化物的去除效率图；图6是不同RGO/Fe3O4投加量对硫化物吸附的影响图；图7是不同接触时间对RGO/Fe3O吸附硫化物的影响图；图8是RGO/Fe3O4去除硫化物的机理图。
具体实施方式
[0012]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。
[0013]一、制备RGO/Fe3O4磁性复合物
1、制备氧化石墨烯（GO）采用改进的Hummer's法制备GO，具体包括以下步骤：（1）在冰水浴条件下，将1.0g石墨粉、0.5g NaNO3以及 23mL 浓H2SO4混合在500mL圆底烧瓶中，搅拌至溶解，在温度不超过10℃条件下，分次加入3.0g KMnO4，得到混合物A；（2）将混合物A升温至35℃，加热30min，然后缓慢加入50mL超纯水，搅拌20min，再升温至98℃，静置15min，最后再加入140mL超纯水，得到混合物B；（3）将10mL H2O2逐滴加入到混合物B中，混合物B的颜色逐渐变为亮黄色，并有气泡产生，得到混合物C；（4）将混合物C在室温下沉淀至少5h，然后离心，用500mL 5% HCl溶液洗涤沉淀至无SO
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，再用超纯水反复洗涤至中性，冷冻干燥24h后得到固体GO。
[0014]2、制备磁性Fe3O4修饰的RGO采用原位化学合成法制备磁性Fe3O4修饰的RGO，具体包括以下步骤：（1）在氮气保护下，将2.0281g FeCl2×
4H2O粉末作为铁源加入到50mL浓度为0.5mg/mL的GO分散液中，搅拌溶解，在静电吸引作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RGO/Fe3O4磁性复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：一、制备GO；二、在氮气保护下，将FeCl2×
4H2O加入到GO分散液中，搅拌溶解，在常温下逐滴滴加氨水创造碱性环境，反应15min，离心得到固体样品，用超纯水和乙醇反复洗涤，最后冷冻干燥，得到磁性Fe3O4修饰的RGO。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中，采用改进的Hummer's法制备GO，具体包括以下步骤：（1）在冰水浴条件下，将石墨粉、NaNO3以及浓H2SO4混合，搅拌至溶解，在温度不超过10℃条件下，分次加入KMnO4，得到混合物A；（2）将混合物A升温至35℃，加热30min，然后缓慢加入超纯水，搅拌20min，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛彦清，王政，
申请(专利权)人：海岸带生态环境产业发展烟台有限公司，
类型：发明
国别省市：