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1、10申请公布号CN104045123A43申请公布日20140917CN104045123A21申请号201410327625922申请日20140710C02F1/28200601C02F1/6220060171申请人湖南大学地址410082湖南省长沙市岳麓区麓山南路1号72发明人王慧刘云国胡新将曾光明李婷婷江卢华郭方颖王姝凡张明明54发明名称利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法57摘要本发明公开了一种利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，所述方法包括以下步骤取一定量的二价镉废水并调节PH值为20110优选为5070，最优为60，将一定量的羧基化磁性氧化石墨烯添加到废水中。
2、，每升废水中添加的羧基化磁性氧化石墨烯干重为002G5G，在转速为50RPM300RPM的恒温振荡器中反应024H最优选为1H6H，并控制反应温度为1050最优为2040，反应完成后将羧基化磁性氧化石墨烯从溶液中分离，完成对废水中二价镉的去除。本发明具有成本低、操作方便、处理效率高，易于分离回收等优点。51INTCL权利要求书1页说明书4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页10申请公布号CN104045123ACN104045123A1/1页21一种利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，所述方法包括以下步骤取一定量的二价镉废水并调节PH值为201。
3、10优选为5070，最优为60，将一定量的羧基化磁性氧化石墨烯添加到废水中，每升废水中添加的羧基化磁性氧化石墨烯干重为002G5G，在转速为50RPM300RPM的恒温振荡器中反应024H最优选为1H6H，并控制反应温度为1050最优为2040，反应完成后将羧基化磁性氧化石墨烯从溶液中分离，完成对废水中二价镉的去除。2根据权利要求1所述的利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，其特征在于，所述羧基化磁性氧化石墨烯是通过以下步骤制备得到1将1050G石墨、1050GK2S2O8、1050GP2O5和120MLH2SO4混合后在水浴加热至60100，反应18H后加入0210L超纯水，冷却后。
4、放置524H，用超纯水清洗去除残留的酸，在4080真空干燥，将干燥后的产物加入80150ML温度为010的H2SO49598中，再加入1050GNANO3，525GKMNO4，并在020下振荡18H，然后在2050反应15H，再加入0105L水保证反应温度控制在80100，继续振荡210H，再加入0410L水和1040MLH2O22040WT，室温下振荡14H，再用HCL520和水反复清洗，再在3060下超声13H，定容后得到浓度为110G/L的氧化石墨烯；2在室温下，将0005002MOL的FECL3与0002001MOL的FESO4融入100150ML超纯水中，加入100300ML步骤1所。
5、述的氧化石墨烯溶液中，迅速加入10100ML氨水质量分数为3090调节PH为911，并在70100条件下持续搅拌1060MIN，使溶液冷却至室温，再用超纯水清洗至中性，定容后得到浓度为110G/L的磁性氧化石墨烯；3在室温下，将步骤2所得的5002000ML的110MG/ML的磁性氧化石墨烯溶液，在室温下搅拌560MIN；4称取110G的二乙烯三胺五乙酸溶于1050ML的体积浓度为11氨水，溶解后加入步骤3所得的磁性氧化石墨烯中，室温下搅拌530MIN；5迅速往步骤4所得的溶液加入550ML乙二胺，加热至50100反应110H后用清水清洗，定容得到浓度为110G/L的羧基化磁性氧化石墨烯。3根。
6、据权利要求1所述的利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，其特征在于所述吸附反应前的废水PH控制在5070。4根据权利要求1所述的利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，其特征在于所述吸附反应温度控制在1050。5根据权利要求1所述的利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，其特征在于所述废水中镉的浓度控制在5MG/L300MG/L。权利要求书CN104045123A1/4页3利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法技术领域0001本发明属于环境功能材料和水处理新技术领域，尤其涉及一种羧基化磁性氧化石墨烯在处理重金属废水中的应用。背景技术0002随着染料、冶金、电镀。
7、、采矿等产业的发展,进入环境中的重金属离子越来越多,人类赖以生存的土壤、水体等环境遭受到了严重的重金属污染，并呈加剧趋势。当重金属含量超过了一定的限度，会造成生态环境恶化和农产品品质下降，最终严重影响人类的健康。镉作为一种重金属，会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显，还可导致骨质疏松和软化。目前工业含重金属离子废水主要采用化学沉淀法和离子交换法。化学沉淀法在处理过程中产生大量污泥,易造成二次污染。离子交换法费用较高,且再生存在一定的困难。另外,吸附法是新兴的处理方法,但技术。
8、还不够成熟。常用的吸附剂有碳纤维材料、沸石、粘土矿物和一些氧化物等。在实际应用中，由于原料来源不丰富、吸附能力不够等原因，限制了这些吸附剂的广泛应用。因此，制备一种能够解决这些问题的吸附剂具有重大的现实意义。0003氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，是单一的原子层，在氧化过程中，使得许多含氧基团诸如COC,COH,CO,COOH等与石墨层共价相连。这些官能团可以作为吸附位点与金属离子产生螯合作用，但由于其亲水性，在吸附后很难从废水中分离。通过将磁性纳米粒子负载在氧化石墨烯表面而合成的磁性氧化石墨烯解决了这个问题，但是带来的困扰是在磁化过程中，氧化石墨烯表面的一些吸附位点被磁性纳米粒。
9、子占据，导致磁性氧化石墨烯吸附位点减少，吸附能力也降低了。为了提高其吸附能力，就需要在其表面增加对重金属离子具有较强螯合作用的吸附位点。二乙烯三胺四乙酸表面携带很多氨基和羧基，对重金属和有机污染物可以产生很好的包络作用，但其作为吸附剂处理重金属，不易于实现固液分离。将二乙烯三胺五乙酸通过一定的方法嫁接到磁性氧化石墨烯表面形成复合材料，增加了磁性氧化石墨烯的吸附位点，提高了其对重金属离子的吸附能力，且容易实现固液分离。目前还没有将羧基化磁性氧化石墨烯应用于含镉废水处理的先例。发明内容0004本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种操作条件简单、易于实施、应用范围广、成本低、效率。
10、高的利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法。0005为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，所述方法包括以下步骤取一定量的二价镉废水并调节PH值为20110优选为5070，最优为60，将一定量的羧基化磁性氧化石墨烯添加到说明书CN104045123A2/4页4废水中，每升废水中添加的羧基化磁性氧化石墨烯干重为002G5G，在转速为50RPM300RPM的恒温振荡器中反应024H最优选为1H6H，并控制反应温度为1050最优为2040，反应完成后将羧基化磁性氧化石墨烯从溶液中分离，完成对废水中二价镉的去除。0006上述技术方案中，所述。
11、羧基化磁性氧化石墨烯通过以下步骤制得00071将1050G石墨、1050GK2S2O8、1050GP2O5和120MLH2SO4混合后在水浴加热至60100，反应18H后加入0210L超纯水，冷却后放置524H，用超纯水清洗去除残留的酸，在4080真空干燥，将干燥后的产物加入80150ML温度为010的H2SO49598中，再加入1050GNANO3，525GKMNO4，并在020下振荡18H，然后在2050反应15H，再加入0105L水保证反应温度控制在80100，继续振荡210H，再加入0410L水和1040MLH2O22040WT，室温下振荡14H，再用HCL520和水反复清洗，再在30。
12、60下超声13H，定容后得到浓度为110G/L的氧化石墨烯；00082在室温下，将0005002MOL的FECL3与0002001MOL的FESO4融入100150ML超纯水中，加入100300ML步骤1所述的氧化石墨烯溶液中，迅速加入10100ML氨水质量分数为3090调节PH为911，并在70100条件下持续搅拌1060MIN，使溶液冷却至室温，再用超纯水清洗至中性，定容后得到浓度为110G/L的磁性氧化石墨烯；00093在室温下，将步骤2所得的5002000ML的110MG/ML的磁性氧化石墨烯溶液，在室温下搅拌560MIN；00104称取110G的二乙烯三胺五乙酸溶于1050ML的体积。
13、浓度为11氨水，溶解后加入步骤3所得的磁性氧化石墨烯中，室温下搅拌530MIN；00115迅速往步骤4所得的溶液加入550ML乙二胺，加热至50100反应110H后用清水清洗，定容得到浓度为110G/L的羧基化磁性氧化石墨烯。0012上述技术方案中，所述废水中镉的浓度优选控制在5300MG/L最优选为550MG/L。0013与现有技术相比，本发明的优点在于00141本发明的方法中使用的羧基化磁性氧化石墨烯，其原料来源广泛，且价格低廉，主要原料石墨粉、四氧化三铁、二乙烯三胺五乙酸等都是常用的化工产品；00152将羧基化磁性氧化石墨烯直接加入反应器中进行吸附反应，反应完成后利用磁铁实现固液分离。整。
14、个处理工艺成本较低，操作较简单且容易实施，并且很容易从处理后的溶液中将羧基化磁性氧化石墨烯分离出来再利用；00163本发明的方法能对二价镉废水进行有效的处理，为废水中重金属污染的治理提供了新的途径。具体实施方式0017以下将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。0018实施例10019一种本发明所述的利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，包括以说明书CN104045123A3/4页5下步骤00201羧基化磁性氧化石墨烯的制备00211将30G石墨、25GK2S2O8、25GP2O5和120MLH2SO4混合后在水浴加热至60100，反应4H后加入05L超纯水，冷却后放置12H，用超。
15、纯水清洗去除残留的酸，在60真空干燥，将干燥后的产物加入120ML温度为0的H2SO498中，再加入25GNANO3，15GKMNO4，并在20下振荡4H，然后在35反应2H，再加入250ML水保证反应温度控制在90，继续振荡1H，再加入05L水和20MLH2O230，室温下振荡2H，再用HCL质量浓度为10和水反复清洗，再在50下超声2H，定容后得到浓度为52G/L的氧化石墨烯；00222在室温下，将001MOL的FECL3与0005MOL的FESO4融入120ML超纯水中，加入200ML步骤1所述的氧化石墨烯溶液中，迅速加入适量氨水调节PH为10，并在85条件下持续搅拌45MIN，使溶液冷。
16、却至室温，再用超纯水清洗至中性，定容后得到浓度为46G/L的磁性氧化石墨烯；00233在室温下，将步骤2所得的1200ML的110G/L的磁性氧化石墨烯溶液，在室温下搅拌560MIN；00244称取30G的二乙烯三胺五乙酸溶于20ML的体积浓度为11氨水，溶解后加入步骤3所得的磁性氧化石墨烯中，室温下搅拌10MIN；00255迅速往步骤4所得的溶液加入18ML乙二胺，加热至80反应6H后用清水清洗，定容后得到浓度为29G/L的羧基化磁性氧化石墨烯。00262对二价镉废水进行处理0027配置10个50ML浓度为10MG/L的二价镉废水，用硝酸或氢氧化钠调节PH值分别为2、3、4、5、6、7、8、。
17、9、10、11。将上述方法制备的羧基化磁性氧化石墨烯添加到上述十个二价镉废水中，每升废水中添加的羧基化磁性氧化石墨烯干重计为58MG。将反应器置于转速为150RPM的振荡箱中，保持温度为30，振荡12小时后将该复合材料从溶液中分离，完成对二价镉废水的处理。溶液中剩余的二价镉离子的浓度使用火焰原子吸收分光光度法进行测定，计算的吸附量结果见表1。0028表1PH值对羧基化磁性氧化石墨烯吸附水中二价镉离子的影响00290030从表1可知，在过低的PH值条件下，羧基化磁性氧化石墨烯对二价镉的吸附有不利影响，而随着PH的增大，羧基化磁性氧化石墨烯对二价镉的吸附量逐渐增加，且在PH为6时就已趋于饱和，此时。
18、吸附量为14789MG/G。0031实施例20032一种本发明所述的利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，包括以下步骤说明书CN104045123A4/4页600331羧基化磁性氧化石墨烯的制备0034本步骤与实施例1的步骤1相同。00352对二价镉废水进行处理0036配制3个50ML的浓度为10MG/L的二价镉废水，用硝酸或氢氧化钠调节PH值分别为6。将上述方法制备的羧基化磁性氧化石墨烯添加到上述10个二价镉废水中，每升废水中添加的羧基化磁性氧化石墨烯干重计为58MG。将反应器置于转速为150RPM的振荡箱中，保持温度为30，振荡12小时后将该复合材料从溶液中分离，完成对二价镉废水。
19、的处理。溶液中剩余的二价镉离子的浓度使用火焰原子吸收分光光度法进行测定，计算的吸附量结果见表2。0037表2温度对羧基化磁性氧化石墨烯吸附水中二价镉离子的影响00380039由表2可知，反应温度的增加对二价镉离子吸附有利，反应温度为15时，吸附量为11572MG/G，当反应温度升高到45时，吸附量上升至15267MG/G。0040实施例30041一种本发明所述的利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法，包括以下步骤00421羧基化磁性氧化石墨烯的制备0043本步骤与实施例1的步骤1相同。00442对二价镉废水进行处理0045将上述制得的羧基化磁性氧化石墨烯添加到初始PH值为6、初始浓度为。
20、10MG/L的二价镉废水中，每升废水中添加的羧基化磁性氧化石墨烯干重为58MG，将反应器置于转速为150RPM的振荡箱中，保持温度为30，在振荡开始后5、10、20、40、60、120、240、360、540、720分钟分别取样，使用火焰原子吸收分光光度法测定溶液中剩余的二价镉离子的浓度，计算的吸附量结果见表3。0046表3羧基化磁性氧化石墨烯在不同时间内对水中二价镉离子的吸附效率00470048由表3可知，羧基化磁性氧化石墨烯对二价镉离子的吸附量随着振荡时间的持续而不断增加，60分钟后吸附基本达到稳定。0049以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围。说明书CN104045123A。