一种氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种氧化石墨烯‑聚乳酸微气泡复合材料及其制备方法和应用，包括聚乳酸微气泡和吸附在聚乳酸微气泡表面的氧化石墨烯。本发明专利技术将氧化石墨烯修饰在聚乳酸微气泡表面，将二者的优点充分结合，使本发明专利技术的复合材料既有氧化石墨烯吸附能力强，吸附容量大的特点，又兼具聚乳酸微气泡不易团聚，容易从溶液中分离的特点；使用本发明专利技术提供的复合材料吸附污水中的重金属离子，吸附完成后可漂浮在液面上，容易分离，不会造成二次污染，解决了传统的吸附剂不易从溶液中分离的难题。

A graphene oxide PLA micro bubbles composite material and preparation method and application thereof

The invention provides a graphene oxide microbubble polylactic acid composite material and a preparation method thereof and application, including polylactic acid and polylactic acid micro bubbles adsorbed on graphene oxide on the surface of the micro bubble. The invention of graphene oxide modified polylactic acid micro bubble surface, the advantages of the two fully integrated, the composite material of the invention has strong adsorption capacity of graphene oxide, adsorption capacity, but also the PLA micro bubbles is not easy to agglomerate, easily separated from the solution; heavy metal ion compound the use of sewage adsorption provided by the invention, after adsorption can float on the liquid surface, easy separation, will cause two pollution, solve the problem of the traditional adsorbent is not easy to separate from the solution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氧化石墨烯复合材料的
，特别涉及一种氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
水资源是人类不可或缺的自然资源，随着现代工业的飞速发展，大量含铅、铜、铬等重金属离子的工业废水被排放到水体中，重金属离子毒性大，不易降解，长期在水中分散存在，对自然环境造成严重危害。重金属污染已成为当今世界不可忽视的环境污染问题之一。目前已有很多方法用于除去污水中的重金属，其中最常用的方法为吸附法。氧化石墨烯具有巨大的比表面积，且表面存在大量的环氧基团、羟基、羧基等含氧官能团，具有吸附容量大、吸附迅速等特点，被广泛用于吸附各种重金属。但氧化石墨烯使用后不易从溶液中分离出来，在环境中就会造成二次污染；并且由于氧化石墨烯之间存在的范德华力和π-π堆积作用，很容易在吸附过程中发生不可逆的团聚，降低吸附能力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料用于吸附污水中的重金属，吸附能力强，不易团聚，且吸附后容易分离。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料，包括聚乳酸微气泡和吸附在聚乳酸微气泡表面的氧化石墨烯。优选的，所述复合材料中氧化石墨烯的质量分数为14～20％。优选的，所述聚乳酸微气泡的粒径为500nm～1.5μm。本专利技术提供了上述方案所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸微气泡和阳离子高分子聚合物在水中进行第一吸附，得到带有正电荷的聚乳酸微气泡；将带有正电荷的聚乳酸微气泡和氧化石墨烯在水中进行第二吸附，得到氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料。优选的，所述阳离子高分子聚合物为聚丙烯胺盐酸盐或壳聚糖。优选的，所述阳离子高分子聚合物和聚乳酸微气泡的质量比为1:20～30。优选的，所述带有正电荷的聚乳酸微气泡和氧化石墨烯的质量比为4～6:1。优选的，所述第一吸附的时间为3～10min；所述第二吸附的时间为10～30min。优选的，所述聚乳酸微气泡的制备方法包括以下步骤：将聚乳酸分散于有机溶剂中，得到油相；将铵盐溶液加入所述油相中进行超声，得到初级W/O微乳；将所述初级W/O微乳加入亲水性聚合物水溶液中进行均质处理，得到复合W/O/W微乳；将所述复合W/O/W微乳和醇溶液混合后去除有机溶剂，得到聚乳酸微球；将聚乳酸微球进行冷冻干燥，得到聚乳酸微气泡。本专利技术提供了上述复合材料在重金属离子吸附中的应用。本专利技术提供了一种氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料，包括聚乳酸微气泡和吸附在聚乳酸微气泡表面的氧化石墨烯。本专利技术将氧化石墨烯修饰在聚乳酸微气泡表面，将二者的优点充分结合，使本专利技术的复合材料既有氧化石墨烯吸附能力强，吸附容量大的特点，又兼具聚乳酸微气泡不易团聚，容易从溶液中分离的特点；使用本专利技术提供的复合材料吸附污水中的重金属离子，吸附完成后可漂浮在液面上，容易分离，不会造成二次污染，解决了传统的吸附剂不易从溶液中分离的难题。由实施例结果可知，本专利技术提供的氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料对重金属离子的吸附量可以达到263mg/g，且在吸附过程中不会发生团聚，吸附后容易从溶液中分离。附图说明图1为本专利技术实施例制备氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料的过程示意图；图2为本专利技术实施例1制备的氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料的透射电镜图；图3为本专利技术实施例1制备的聚乳酸微气泡和氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料在水中分散及静置后的效果图；图4为本专利技术实施例3中铅离子初始浓度与氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料吸附量的关系图；图5为本专利技术实施例4中铅离子溶液pH值与氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料吸附量的关系图；图6为本专利技术实施例4中pH＝5的实验组吸附完成静置后的效果图；图7为本专利技术实施例5中吸附时间与氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料吸附量的关系图。具体实施方式本专利技术提供了一种氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料，包括聚乳酸微气泡和吸附在聚乳酸微气泡表面的氧化石墨烯。本专利技术提供的氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料包括聚乳酸微气泡。在本专利技术中，聚乳酸微气泡是聚乳酸形成的球状物，内部含有多个空腔，所述聚乳酸微气泡的粒径优选为500nm～1.5μm，更优选为800nm～1.2μm，最优选为1.0～1.1μm。本专利技术提供的氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料包括吸附在聚乳酸微气泡表面的氧化石墨烯。在本专利技术中，所述复合材料中氧化石墨烯的质量分数优选为14～20％，更优选为15～18％；所述氧化石墨烯的粒径优选为1～3nm，更优选为2nm。本专利技术提供了上述方案所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸微气泡和阳离子高分子聚合物在水中进行第一吸附，得到带有正电荷的聚乳酸微气泡；将带有正电荷的聚乳酸微气泡和氧化石墨烯在水中进行第二吸附，得到氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料。本专利技术将聚乳酸微气泡和阳离子高分子聚合物在水中进行第一吸附，得到带有正电荷的聚乳酸微气泡。在本专利技术中，所述聚乳酸微气泡的制备方法优选包括以下步骤：将聚乳酸分散于有机溶剂中，得到油相；将铵盐溶液加入所述油相中进行超声，得到初级W/O微乳；将所述初级W/O微乳加入亲水性聚合物水溶液中进行均质处理，得到复合W/O/W微乳；将所述复合W/O/W微乳和醇溶液混合后去除有机溶剂，得到聚乳酸微球；将聚乳酸微球进行冷冻干燥，得到聚乳酸微气泡。本专利技术将聚乳酸分散于有机溶剂中，得到油相。在本专利技术中，所述有机溶剂优选为二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基亚砜和N，N-二甲基甲酰胺中的一种或几种；所述聚乳酸的质量和有机溶剂的体积比优选为400～600mg：10ml，更优选为500mg：10ml；本专利技术优选在室温下进行分散，无需进行额外的加热和降温；本专利技术优选在搅拌条件下进行分散；本专利技术对搅拌的具体方式没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的，能够将聚乳酸分散均匀的搅拌方式即可，具体的如机械搅拌和磁力搅拌。得到油相后，本专利技术将铵盐溶液加入所述油相中进行超声，得到初级W/O微乳。在本专利技术中，所述铵盐优选为碳酸铵或硫酸铵；所述铵盐溶液的质量浓度优选为3～5％，更优选为4％；所述油相和铵盐溶液的体积比优选为8～20:1，更优选为10～15:1。在本专利技术中，所述超声的功率优选为80～150W，更优选为90～120W，最优选为110W；所述超声的时间优选为20～50s，更优选为30s。在本专利技术中，超声可以使油相和铵盐溶液发生乳化，使油相(聚乳酸相)包裹铵盐溶液，得到初级W/O微乳。得到初级W/O微乳后，本专利技术将所述初级W/O微乳加入亲水性聚合物水溶液中进行均质处理，得到复合W/O/W微乳。在本专利技术中，所述亲水性聚合物优选为聚乙烯醇、葡萄糖、壳聚糖和透明质酸中的一种或几种；所述亲水性聚合物水溶液的质量浓度优选为4～8％，更优选为5％；所述初级W/O微乳和亲水性聚合物水溶液的体积比优选为1:1～3，更优选为2。本专利技术优选将初级W/O微乳滴加到亲水性聚合物水溶液中，更优选将室温下的初级W/O微乳滴加到3～5℃的亲水性聚合物水溶液中；所述滴加的速度优选为1～5滴/秒，更优选为2～3滴/秒。在本专利技术中，所述均质处理的转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化石墨烯‑聚乳酸微气泡复合材料，包括聚乳酸微气泡和吸附在聚乳酸微气泡表面的氧化石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料，包括聚乳酸微气泡和吸附在聚乳酸微气泡表面的氧化石墨烯。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中氧化石墨烯的质量分数为14～20％。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚乳酸微气泡的粒径为500nm～1.5μm。4.权利要求1～3任意一项所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸微气泡和阳离子高分子聚合物在水中进行第一吸附，得到带有正电荷的聚乳酸微气泡；将带有正电荷的聚乳酸微气泡和氧化石墨烯在水中进行第二吸附，得到氧化石墨烯-聚乳酸微气泡复合材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子高分子聚合物为聚丙烯胺盐酸盐或壳聚糖。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子高分子聚合物和聚乳酸微气泡的质量比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩萌，孙素娟，梁晓龙，
申请(专利权)人：韩萌，
类型：发明
国别省市：北京;11