一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料及其制备和应用，吸附材料原料包括：氧化石墨烯和粘胶纤维；制备：配置氧化石墨烯溶液，然后将氧化石墨烯均匀喷洒在粘胶纤维上。应用于染料吸附。本发明专利技术制备的氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料吸附量大，方法操作简单，反应条件温和，耗时较少，成本低，适用于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸附材料及其制备和应用领域，特别涉及一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料及其制备和应用。
技术介绍
我国是纺织印染业第一大国，而纺织印染业又是工业废水的排放大户，废水中含有大量的染料，其中染色加工过程中10-20％的染料排放到废水中，因此，对废水中染料的处理也是我们需要解决的根本问题。纤维类吸附材料分子内有很多羟基集团，且具有多孔的特性，人们通过化学改性，提高其吸附性能。粘胶纤维属于再生纤维素纤维，具有较好的吸附性。已有报道粘胶纤维与炭纤维可以制成高吸附性的粘胶纤维。石墨烯以及它的衍生物有许多作为吸附材料的天然优势。首先,石墨烯是单层的结构,所有的原子都是表面原子,因而石墨烯具有极大的比表面积。石墨烯的有效吸附表面甚至要比CNTs的还要高,这是因为污染物很难扩散进入CNTs的内表面。其次,与传统的吸附剂相比,污染物在石墨烯吸附材料上的吸附有着较快的吸附动力学。石墨烯吸附材料的孔状结构使得污染物具有更高的扩散速率,并直接导致更高的吸附速率。再者,相较其他高效吸附材料,石墨烯吸附材料的生产成本更低。最后,石墨烯吸附材料能同时处理多种污染物。石墨烯吸附材料处理重金属、染料、小分子有机污染物和油污等都有较高的吸附量。为了适应不同的需求,石墨烯吸附材料的官能化是重要途径。其中利用较多的是氧化石墨烯，它是最重要的碳材料吸附剂,因为它价格低廉、易于生产、吸附量大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料及其制备和应用，本专利技术方法快速、简便、有效、适用于规模化操作。本专利技术的一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料，所述吸附材料原料包括：氧化石墨烯和粘胶纤维，其中氧化石墨烯、粘胶纤维的比例为150～300mg:300～600mg。本专利技术的一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料的制备方法，包括：配置氧化石墨烯溶液，然后将氧化石墨烯均匀喷洒在粘胶纤维上，烘干，即得基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料。所述氧化石墨烯溶液的浓度为15-20mg/ml。所述烘干为在55-65℃的烘箱烘干。本专利技术的一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料的应用，应用于染料的吸附，具体为：将基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料加入到染料溶液中，震荡，然后测试氧化石墨烯改性的粘胶纤维对染料溶液的去除率和最大吸附量。所述染料溶液为孔雀石绿染料溶液，浓度为25～60.00mg/ml，体积为10～50.00ml。所述基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料与染料的比例为450～900mg:250～3000mg。所述震荡为：摇床震荡，震荡时间为10～150分钟，震荡速度为100-150次/分钟。测试氧化石墨烯改性的粘胶纤维对染料溶液的去除率和最大吸附量：利用紫外分光光度计在波长619nm处，检测吸附前后染料溶液的吸光度变化，并计算得到去除率和最大吸附量。本专利技术中氧化石墨烯的制备，具体为：(a)预氧化：将K2S2O8、P2O5、浓硫酸混合，80-100℃水浴条件下，搅拌，加入石墨烯，反应，抽滤、洗涤、晾干，得到预氧化样品；其中K2S2O8、P2O5、浓硫酸、石墨烯的比例为15～20g：15～20g：70～90ml：15～20g；(b)氧化：冰浴条件下，将上述预氧化样品加入到浓硫酸中，均匀分散，然后加入KMnO4后转移到35-45℃水浴中反应，然后在冰浴中降温，定容，然后加入H2O2，静止过夜；酸纯化；分级离心，即得氧化石墨烯；其中浓硫酸、KMnO4、H2O2的比例为700～900ml：100～110g：35～40ml。所述步骤(a)中用量K2S2O8为15～20g，P2O5为15～20g，浓硫酸为70～90ml。所述步骤(b)中用量浓硫酸为700～900ml，KMnO4为100～110g，H2O2为35～40ml。所述步骤(a)中反应时间为10-40min。所述步骤(a)中抽滤、洗涤，晾干为：加入去离子水，然后用布氏漏斗抽滤，去离子水冲洗，直至pH值在5～6，结束后放在滤纸片上过夜晾干。所述步骤(b)在冰浴中降温为降至0-10℃左右。所述步骤(b)酸纯化为：去除上清液后，用PTFE膜过滤、稀盐酸冲洗，重复5～6次，然后用去离子水洗涤、离心。所述步骤(b)定容为冰浴中取出的液体一分为二，分别装入2个2L圆底烧瓶，并分别用去离子水定容至2L。分级离心主要分为两个阶段，1)第一阶段：以较小转速和较少时间离心，去除沉淀物质(离心管下层团聚状物质)，保留上清液。2)第二阶段：以较大转速和较长时间离心，去除上清液，保留沉淀物质，直至上清液pH值稳定在中性左右。所述步骤(b)分级离心分为两个阶段，其中第一阶段为：以500～1500rpm离心5-10min，去除沉淀物质，保留上清液；第二阶段为：转速8000～12000rpm离心15～30min，去除上清液，保留沉淀物质，洗涤直至上清液pH值稳定在6.4～7.0。有益效果本专利技术的一种新的氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料作为一种新的吸附剂，能有效的吸附染料，基于碳材料的氧化石墨烯，不但能有效吸附，同时具有环保、无毒等功效，有着广泛的应用前景；本专利技术制备的氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料吸附量大，氧化石墨烯改性的粘胶纤维质量为500mg时对染料的吸附量就可以达到800mg，同时本专利技术方法操作简单，反应条件温和，耗时较少，成本低，适用于规模化生产；本专利技术涉及一种基于氧化石墨烯的新型吸附功能拓展了传统吸附剂的种类，与传统的吸附剂活性炭相比较，氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料，吸附速率高，吸附量大，可以应用于废水中染料的处理等领域。附图说明图1为中氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料的SEM图片；图2为粘胶纤维对孔雀石绿染料的去除率和氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料对孔雀石绿染料的去除率；图3为实施例3中氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料对孔雀石绿染料的吸附量。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1步骤1：先配制质量浓度为20mg/ml的氧化石墨烯，准确称量粘胶纤维的质量为500mg。步骤2：用喷枪将氧化石墨烯均匀的喷洒于粘胶面膜纸上，喷洒氧化石墨烯15ml，放在60℃的烘箱烘干，即得氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料。见图1的SEM。粘胶纤维吸附效率的测定，包括如下步骤：步骤1：配制质量浓度为25.00mg/ml的孔雀石绿染料200ml待用。步骤2：称量6份500mg粘胶纤维分别放到6个规格为50ml的锥形瓶中，向锥形瓶中分别加入浓度为25.00mg/ml的孔雀石绿染料30ml，震荡速度为100次/分钟。步骤3：分别在震荡20分钟，40分钟，60分钟，80分钟，100分钟，120分钟时测量吸附前后孔雀石绿染料溶液在619nm下的吸光度，按下式计算吸附效率：R(％)＝(C0-Ct)/C0x100R为t时刻对孔雀石绿染料的吸附效率，C0和Ct分别为孔雀石绿染料的初始浓度和在t时刻的浓度，见图2。实施例2氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料吸附效率的测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料，其特征在于：所述吸附材料原料包括：氧化石墨烯和粘胶纤维，其中氧化石墨烯、粘胶纤维的比例150～300mg:300～600mg。

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料，其特征在于：所述吸附材料原料包括：氧化石墨烯和粘胶纤维，其中氧化石墨烯、粘胶纤维的比例150～300mg:300～600mg。2.一种如权利要求1所述的基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料的制备方法，包括：配置氧化石墨烯溶液，然后将氧化石墨烯均匀喷洒在粘胶纤维上，烘干，即得基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料。3.根据权利要求2所述的一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯溶液的浓度为15-20mg/ml。4.根据权利要求2所述的一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料的制备方法，其特征在于：所述喷洒为用喷枪进行喷洒。5.根据权利要求2所述的一种基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料的制备方法，其特征在于：所述烘干为：55-65℃条件下烘干。6.一种如权利要求1所述的基于氧化石墨烯改性的粘胶纤维吸附材料的应用，其特征在于：应用于染料的吸附，具体为：将基于氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂华丽，邵敏，陈健良，陈国良，
申请(专利权)人：东华大学，佛山市迭蓓丝生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31