本发明专利技术公开了一种以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁的制备方法，包括如下步骤：先制备包裹型纳米零价铁；然后修饰氧化石墨烯；将得到的修饰后氧化石墨烯投加入水中，通过超声分散1-3小时后制得氧化石墨烯悬浮液，然后加入制得的包裹型纳米零价铁，充分搅拌后进行抽滤、洗涤和干燥，得到以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁吸附剂。本发明专利技术以廉价无害的茶多酚、琼脂和水溶性淀粉为表面修饰剂制备包裹型纳米零价铁，提高了目标污染物的去除率。本发明专利技术使用共价键对氧化石墨烯表面进行修饰。修饰后的氧化石墨烯对 Cr6+的最大吸附量分别为390 mg/g，吸附能力显著提升了1-2倍。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料领域，特别涉及一种以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁的制备方法。
技术介绍
纳米零价铁因其还原能力强，原料廉价易得，在使用中不易导致二次污染，并且有高效去除底泥或水体中的污染物如含卤代有机物、硝基芳香化合物和重金属离子等的优点，在废水处理领域有较大的应用前景。在中国专利技术专利申请公开说明书201110211774.5中公开了一种基于液相络合还原法制备纳米零价铁的方法，将可溶性亚铁盐和络合剂磺基水杨酸加水溶解，调节溶液的pH值为5?7，形成络合亚铁溶液；络合亚铁溶液中加入四氢呋喃，混合均匀；将NaBH4或KBH4溶液加入所述的络合亚铁溶液中，搅拌下进行液相还原反应，络合态亚铁离子还原制得纳米零价铁颗粒。本专利技术方法合成纳米铁颗粒，粒径范围约5?20nm，平均粒径约10?18nm，比表面积70?90m2/g。现有的纳米零价铁在实际应用中仍有较多限制，主要体现在:纳米零价铁的活性高，其会和水中的氧气及水反应，从而降低了目标污染物的去除率；纳米零价铁在酸性条件下活性提高，但在实际应用中酸性条件会腐蚀设备；纳米零价铁在水溶液中难以回收，纳米零价铁颗粒在溶液中容易发生团聚，从而大大降低了其反应活性及利用效率。另外，尽管氧化石墨烯材料表面具有羟基、羰基和羧基等活性基团，可以和金属离子发生作用，但其选择性却不尽如人意。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁的制备方法，该方法包括如下步骤:(1)称取一定重量的硫酸亚铁及相应硼氢化钠于研钵中研磨lOmin，获得固相介质，备用； (2)配制一定浓度的茶多酚、琼脂、水溶性淀粉的混合水溶液作为液相介质，备用； (3)按照液相介质和固相介质的质量比为10?25:1，将液相介质加入固相介质中，搅拌均匀调配成流变相体；在20-25°C反应2h，用无水乙醇洗涤反应产物三次，制得包裹型纳米零价铁，在真空烘箱中烘干备用； (4)将氧化石墨烯溶于乙醇中形成2-4mg/L的混合液，取上述混合液100质量份，向其中加入10质量份的聚丙烯酸酯，搅拌5-10分钟后，加入10质量份的乙二醇丁醚，搅拌5-10分钟后，加入5质量份的聚氧乙烯基辛基苯基醚，搅拌5-10分钟后，加入10质量份的烷羟基硅油改性聚氨酯丙烯酸酯，搅拌5-10分钟后，加入5质量份的双三羟甲基丙烷丙烯酸酯15份，搅拌5-10分钟后，加入10质量份的丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯，搅拌5-10分钟后，加入10质量份的乙二醇单丁醚，搅拌5-10分钟后，加入5质量份的丙二醇甲醚醋酸酯，搅拌5-10分钟，静置1-2小时后过滤出固体物质，用乙醇和去离子水间隔冲洗4次，在25-35?条件下干燥，得到修饰后氧化石墨烯，备用；上述搅拌混合过程均在30-40°C下进行； (5)将步骤(4)得到的修饰后氧化石墨烯投加入水中，通过超声分散1-3小时后制得氧化石墨烯悬浮液，然后加入步骤(3)制得的包裹型纳米零价铁，充分搅拌后进行抽滤、洗涤和干燥，得到以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁吸附剂。步骤⑴中所述硫酸亚铁和硼氢化钠的质量比为1:3?5。步骤⑵中所述茶多酚、琼脂和水溶性淀粉的质量比为10?12:1:3?8。步骤(3)中所述包裹型纳米零价铁具有单分散的球状或椭球状形貌，平均粒径为100 ?150nmo步骤(5)中所述的氧化石墨稀悬浮液的浓度为8mg/mL?12 mg/mL。步骤(5)中所述的氧化石墨烯与包裹型纳米零价铁的质量比为1:2?5。本专利技术还提供一种使用上述制备方法得到的以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁吸附处理水中Cr6+的方法，具体如下: 每升水溶液加入Ig?2g以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁，控制水溶液的温度为20°C?30°C，充分吸附并振荡至反应完全后，利用滤膜对吸附后的余液进行过滤，完成对水溶液中Cr6+的去除。本专利技术的优点在于: (I)本专利技术以廉价无害的茶多酚、琼脂和水溶性淀粉为表面修饰剂制备包裹型纳米零价铁，不仅提高了水溶性，并且阻止了纳米零价铁与水中的氧气及水反应，从而提高了目标污染物的去除率。。(2)本专利技术制备的以氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁，氧化石墨烯与包裹型纳米零价铁通过化学键的作用连接在一起，纳米零价铁不会从氧化石墨烯上滑落造成二次污染。(3)尽管氧化石墨烯材料表面具有羟基、羰基和羧基等活性基团，可以和金属离子发生作用，但其选择性却不尽如人意。本专利技术使用共价键对氧化石墨烯表面进行修饰。所谓共价键修饰，是将一些化学基团或者试剂通过共价键联结到石墨烯表面，相对于非共价键修饰，这种方法稳定性更好。所选化学试剂的基团应含有N、O和S原子，这样可使金属离子与其配位，通过配位作用分离富集金属离子，可显著提高吸附的选择性和灵敏度。经过测定，修饰后的氧化石墨烯对Cr6+的最大吸附量分别为390 mg/g，大大高于纳米零价铁148mg/g、普通氧化石墨烯纳米零价铁162 mg/g的吸附量，吸附能力显著提升了 1_2倍。(4)本专利技术的制备过程中不产生对环境有污染的副产物，并且原料简单易得，制备成本较低。制备工艺简单，条件易控，适于连续大规模的批量生产。【具体实施方式】为使专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。实施例1: (I)称取一 Ig硫酸亚铁及3g硼氢化钠于研钵中研磨lOmin，获得固相介质； (2)取1g茶多酚、Ig琼脂、3g水溶性淀粉，溶于30ml水中，作为液相介质； (3)将液相介质加入固相介质中，搅拌均匀调配成流变相体；在20°C下反应2h,用无水乙醇洗涤反应产物三次，制得包裹型纳米零价铁，在真空烘箱中烘干备用。(4)将氧化石墨烯溶于乙醇中形成2-4mg/L的混合液，取上述混合液100质量份，向其中加入10质量份的聚丙烯酸酯，搅拌5-10分钟后，加入10质量份的乙二醇丁醚，搅拌5-10分钟后，加入5质量份的聚氧乙烯基辛基苯基醚，搅拌5-10分钟后，加入10质量份的烷羟基硅油改性聚氨酯丙烯酸酯，搅拌5-10分钟后，加入5质量份的双三羟甲基丙烷丙烯酸酯15份，搅拌5-10分钟后，加入10质量份的丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯，搅拌5-10分钟后，加入10质量份的乙二醇单丁醚，搅拌5-10分钟后，加入5质量份的丙二醇甲醚醋酸酯，搅拌5-10分钟，静置1-2小时后过滤出固体物质，用乙醇和去离子水间隔冲洗4次，在25-35?条件下干燥，得到修饰后氧化石墨烯，备用；上述搅拌混合过程均在30-40°C下进行。(5)将5g修饰后的氧化石墨烯分散在水中，通过超声分散后制得氧化石墨烯悬浮液，浓度调整为8mg/L，然后加入1g步骤(3)制得的包裹型纳米零价铁，充分搅拌后进行抽滤、洗涤和干燥，得到以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁吸附剂。每升水溶液加入Ig以修饰后氧化石墨稀为载体的包裹型纳米零价铁吸附剂；在吸附过程中，控制水溶液的温度为20°C，充分吸附并振荡至反应完全后，利用滤膜对吸附后的余液进行过滤，对水溶液中Cr6+的吸附率为84%。实施例2: (1)称取一Ig硫酸亚铁及4g硼氢化钠于研钵中研磨lOmin，获得固相介质； (2)取1g茶多酚、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：（1）称取一定重量的硫酸亚铁及相应硼氢化钠于研钵中研磨 10min，获得固相介质，备用；（2）配制一定浓度的茶多酚、琼脂、水溶性淀粉的混合水溶液作为液相介质，备用；（3）按照液相介质和固相介质的质量比为10～25：1，将液相介质加入固相介质中，搅拌均匀调配成流变相体；在20‑25℃反应 2h,用无水乙醇洗涤反应产物三次，制得包裹型纳米零价铁，在真空烘箱中烘干备用；（4）将氧化石墨烯溶于乙醇中形成2‑4mg/L的混合液，取上述混合液100质量份，向其中加入10质量份的聚丙烯酸酯，搅拌5‑10分钟后，加入10质量份的乙二醇丁醚，搅拌5‑10分钟后，加入5质量份的聚氧乙烯基辛基苯基醚，搅拌5‑10分钟后，加入10质量份的烷羟基硅油改性聚氨酯丙烯酸酯，搅拌5‑10分钟后，加入5质量份的双三羟甲基丙烷丙烯酸酯，搅拌5‑10分钟后，加入10质量份的丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯，搅拌5‑10分钟后，加入10质量份的乙二醇单丁醚，搅拌5‑10分钟后，加入5质量份的丙二醇甲醚醋酸酯，搅拌5‑10分钟，静置1‑2小时后过滤出固体物质，用乙醇和去离子水间隔冲洗4次，在25‑35℃条件下干燥，得到修饰后氧化石墨烯，备用；上述搅拌混合过程均在30‑40℃下进行；（5）将步骤（4）得到的修饰后氧化石墨烯投加入水中，通过超声分散1‑3小时后制得氧化石墨烯悬浮液，然后加入步骤（3）制得的包裹型纳米零价铁，充分搅拌后进行抽滤、洗涤和干燥，得到以修饰后氧化石墨烯为载体的包裹型纳米零价铁吸附剂。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张一梅，
申请(专利权)人：张一梅，
类型：发明
国别省市：北京;11
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