輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料，該材料由以下材料按照質量份制成：標號為42.5硅酸鹽水泥600~650份，細度為2.5~2.8的砂子10~18份，水200~230份，發(fā)泡劑0.4~0.7份，氧化石墨烯納米片層分散液200~240份；本發(fā)明還公開了水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法，本發(fā)明能夠用于吸附去除廢水中的重金屬離子如Cr3+、Cr6+、Ni2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+、As5+、Hg2+，去除率達到了98％以上，具有吸附容量大、吸附速率快、選擇性高以及容易分離再生等特點。
【專利說明】
輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料技術領域，具體涉及一種輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法。技術背景
[0002]目前，含有金屬離子尤其是含有重金屬離子如Cr6+、Ni2+、CU2+、Pb2+、Zn2+、As5+、Hg2+ 的工業(yè)廢水的處理一直是環(huán)境治理中熱點研究的問題(王未君，耿存珍，吸附材料處理重金屬廢水研究進展，環(huán)境科技，2014,27( 1):58-62)。目前去除工業(yè)廢水中重金屬離子的方法有多種，如離子交換膜法、化學還原法、化學沉淀法和吸附法等，其中吸附法是一種簡便高效、吸附劑可循環(huán)使用的有效方法(黃志慧，李育珍，張寧，等，無機、有機及復合吸附材料處理有機污染物的研究，化學研究與應用，2016,28(6): 770-776)。常用的吸附材料主要有無機吸附劑如沸石、硅藻土、蒙脫土、分子篩、凹凸棒、二氧化硅、鋁鎂水滑石等，有機吸附劑如纖維素類吸附劑、樹脂類吸附劑、殼聚糖類吸附劑等，碳質吸附劑如活性炭、碳纖維、碳納米管和石墨烯等材料(張秀蘭，賈鑫，魯建江，高分子材料在重金屬吸附中的研究進展，工業(yè)廢水，2015,36(5): 19-24)。目前這些材料都有應用，其吸附能力和效果各有特點，但是對于重金屬離子的吸附去除效果存在著吸附效率低、回收再生困難、使用成本較高等問題。開發(fā)一種制備工藝簡單、吸附容量大、性價比高的重金屬離子吸附材料一直是研究的熱點。
【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法。[〇〇〇4]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:待拷貝權利要求書與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明利用發(fā)泡水泥基材料作為氧化石墨烯吸附材料的基礎支撐材料，具有用于提高吸附效率的多孔材料的孔徑容易控制，制備工藝路線成熟，吸附材料的性能指標容易控制， 制備成本相對較低;本發(fā)明方法制備的輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料，能夠使氧化石墨烯具有的超大的比表面積、豐富的活性基團豐富得以保持并實現(xiàn)其對中金屬離子的良好的吸附分離的能力，能夠用于含有重金屬離子如Cr3+、Cr6+、Ni2+、CU2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+l4 廢水的處理，金屬離子去除率達到了98%以上，具有吸附容量大、吸附速率快、選擇性高以及容易分離再生等特點?！揪唧w實施方式】
[0005]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0006]本發(fā)明實施例提供輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法，該復合材料由以下材料按照質量份制成:標號為42.5娃酸鹽水泥600?650份，細度為2.5?2.8的砂子10? 18份，水200?230份，發(fā)泡劑0.4?0.7份，氧化石墨烯納米片層分散液200?240份。
[0007]本專利所提供的輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法，該方法包括輕質水泥基材料的制備和輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備。
[0008]所述輕質水泥基材料的制備:將標號為42.5硅酸鹽水泥600?650份、細度為2.5?2.8的砂子10?18份、水200?230份和氧化石墨烯分散液100?120份依次加入并攪拌均勻，再加入發(fā)泡劑0.4?0.7份攪拌發(fā)泡制備發(fā)泡輕質水泥基材料，控制發(fā)泡水泥輕質材料密度為
0.5?0.6g/cm3，孔徑為0.1?1.4mm，于40 °C下在蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)3?5小時，取出放置24?48小時候，測得抗壓強度達到0.9MPa，得到輕質水泥基材料。
[0009]所述輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備:制得的輕質水泥基材料浸入氧化石墨烯納米片層分散液中3~5小時，在80?90 °C在蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)3~3小時，將蒸養(yǎng)過的輕質水泥材料第二次浸入到氧化石墨稀納米片層分散液中3?5小時，在80?90 °C在蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)3?5小時進行蒸養(yǎng)，然后將吸附有氧化石墨烯納米片層的輕質水泥基材料在150?180°C溫度下處理1.5?2小時，得到輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料。
[0010]所述硅酸鹽水泥為標號為42.5普通硅酸鹽水泥。
[0011 ] 所述砂子的細度為2.5-2.8，含泥量小于1%。
[0012]所述發(fā)泡劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽按照質量份I?1.2:0.8?1.0: 0.3?0.5比例混合得到。
[0013]所述氧化石墨烯納米片層分散液是由將3?5份氧化石墨烯納米片層加入到100?150份去離子水中超聲分散30分鐘所得，氧化石墨烯納米片層厚度為小于0.8 nm、長和寬度為30?90 nm。
[0014]實施例一:
步驟一:輕質水泥基材料的制備
將標號為42.5硅酸鹽水泥600?650份、細度為2.5-2.8的砂子10?18份、水300~330份依次加入并攪拌均勻，再加入發(fā)泡劑0.4?0.7份攪拌發(fā)泡制備發(fā)泡輕質水泥基材料，控制發(fā)泡水泥輕質材料密度為0.5?0.6g/cm3，孔徑為0.1?1.4mm，于40°C下在蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)3?5小時，取出放置24?48小時候，測得抗壓強度達到0.9MPa，得到輕質水泥基材料。
[0015]步驟二:輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備
制得的輕質水泥基材料浸入氧化石墨烯納米片層分散液中3~5小時，在80?90°C在蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)4?6小時，將蒸養(yǎng)過的輕質水泥材料第二次浸入到氧化石墨烯納米片層分散液中3?5小時，在80?90 °C在蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)4?6小時進行蒸養(yǎng)，然后將吸附有氧化石墨烯納米片層的輕質水泥基材料在150?180°C溫度下處理1.5?2小時，得到輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料。
[0016]所述硅酸鹽水泥為標號為42.5普通硅酸鹽水泥。
[0017]所述砂子的細度為2.5-2.8，含泥量小于1%。
[0018]所述發(fā)泡劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽按照質量份I?1.2:0.8?1.0: 0.3?0.5比例混合得到。
[0019]所述氧化石墨烯納米片層分散液是由將8?10份氧化石墨烯納米片層加入到200?240份去離子水中超聲分散60分鐘所得，氧化石墨烯納米片層厚度為小于4.5 nm、長和寬為30?90 nm;其中100?120份氧化石墨稀分散液用于制備輕質發(fā)泡水泥基材料，另外100?120分氧化石墨烯納米片層分散液用于浸入輕質發(fā)泡水泥材料。
[0020]本發(fā)明主要利用發(fā)泡的方法制備輕質水泥基材料多孔材料作為基體，將具有超大比表面積和強大吸附能力的氧化石墨烯納米片層在覆蓋在水泥基材料的表面，形成對于重金屬離子具有強烈吸附作用的輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法;選擇輕質水泥基附材料作為基本結構材料是由于其具有一定的力學強度和多種可調控的孔狀結構， 能夠形成具有大比表面積的吸附材料。氧化石墨烯是一種具有超大比表面積，含有大量的羥基、羧基、環(huán)氧基等含氧基團，能夠通過靜電吸附、配位作用等吸附許多重金屬離子;該復合材料可回收利用及再生利用，與污水分離操作簡單，容易分離和洗脫，可以循環(huán)利用，成本低，效率高。
【主權項】
1.一種輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料，其特征在于，該復合吸附材料由以下組分按照質量份制成:標號為42.5娃酸鹽水泥600?650份，細度為2.5?2.8的砂子10?18份，水200?230份，發(fā)泡劑0.4?0.7份，氧化石墨烯納米片層200?240份。2.一種輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法，其特征在于: (1)輕質水泥基材料的制備 將標號為42.5硅酸鹽水泥600?650份、細度為2.5?2.8的砂子10?18份、水200?230份和氧化石墨烯分散液100?120份依次加入并攪拌均勻，再加入發(fā)泡劑0.4?0.7份攪拌發(fā)泡制備發(fā)泡輕質水泥基材料，控制發(fā)泡水泥輕質材料密度為0.5?0.6g/cm3，孔徑為0.1?1.4mm，于40°C下在蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)3?5小時，取出放置24?48小時候，測得抗壓強度不小于0.9MPa，得到輕質水泥基材料； (2)輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備 將步驟(I)制得的輕質水泥基材料浸入氧化石墨烯納米片層分散液中3?5小時，在80?90 °C在蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)3?5小時，將蒸養(yǎng)過的輕質水泥材料第二次浸入到氧化石墨烯納米片層分散液中3?5小時，在80?90 °C在蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)3?5小時進行蒸養(yǎng)，然后將吸附有氧化石墨烯納米片層的輕質水泥基材料在150?180°C溫度下處理1.5?2小時，得到輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料。3.根據(jù)權利要求2所述的輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法，其特征在于:所述硅酸鹽水泥為標號為42.5普通硅酸鹽水泥。4.根據(jù)權利要求2或3所述的輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法，其特征在于:所述砂子的細度為2.5?2.8，含泥量小于I %。5.根據(jù)權利要求4所述的輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法，其特征在于:所述發(fā)泡劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉按照質量份I?1.2:0.8?1.0:0.3?0.5比例混合得到。6.根據(jù)權利要求5所述的輕質水泥基氧化石墨烯復合吸附材料的制備方法，其特征在于:所述氧化石墨烯納米片層分散液是由將8?10份氧化石墨烯納米片層加入到200?240份去離子水中超聲分散60分鐘所得，氧化石墨烯納米片層厚度為小于4.5nm、長和寬為30?90nm;其中100?120份氧化石墨稀分散液用于制備輕質發(fā)泡水泥基材料，另外100?120分氧化石墨烯納米片層分散液用于浸入輕質發(fā)泡水泥材料。
【文檔編號】C02F101/20GK106000315SQ201610573232
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月20日
【發(fā)明人】呂生華, 孫世彧
【申請人】陜西科技大學