用于处理含油废水的复合材料及其制备方法技术

一种用于处理含油废水的复合材料，包括疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶与吸附在石墨烯气凝胶表面的细菌，细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物。用于处理含油废水的复合材料的制备方法，包括：制备疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶；将细菌吸附在石墨烯气凝胶的表面，其中，细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物。本发明专利技术的复合材料具有油‑水选择性并具有三维多孔结构，同时结合了油类的吸附性与细菌降解特性，吸油能力强，可重复利用，环境友好。

【技术实现步骤摘要】
用于处理含油废水的复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，特别是关于一种用于处理含油废水的复合材料及其制备方法。
技术介绍
近些年，海洋石油泄漏事故的频繁发生及工业含油污水的大量排放，使得油水分离问题再次成为人们关注的焦点，由此造成的环境问题已不容忽视。含油污水来源较广，如石油泄漏、陆上开采石油矿石、食品、纺织、机械加工等很多产业都向环境中排放大量的含油污水，无论是工业含油污水还是生活含油污水的任意排放都对生产生活环境造成很大的污染，对水环境造成了严重的危害，危害了生活在水中、水体周围和水底底泥中的各种生物,破坏食物链的环节，包括人类食物资源，预防和应对此类情况变得越发紧迫。近几十年来，吸油材料的研究与应用发展迅速，用途也十分广泛。传统的吸油材料，如海绵、粘土等多孔物质被广泛应用，虽然这些材料具有较好的吸油效果，但是由于材料本身的结构性质使得传统吸油材料具有吸油量不大、油水选择性不高的缺点，常常吸油的同时也吸水，且使用寿命短。以人工合成的高分子聚合物作为新的吸油材料正被广泛应用，如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等，这类高分子吸油材料具有吸油量大，吸油效果好的优点，然而这类材料大多是有毒有害的石油化工材料，吸油后不易降解，处理废弃物的综合成本较高，重复使用性差，带来环境二次污染等问题。针对上述问题，开发一种低成本、高效的吸附材料就显得至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于处理含油废水的复合材料及其制备方法，具有油-水选择性，吸油能力强，可重复利用。本专利技术提供一种用于处理含油废水的复合材料，包括疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶与吸附在所述石墨烯气凝胶表面的细菌，所述细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物。其中，所述细菌通过分泌的胞外聚合物吸附在所述石墨烯气凝胶的表面。本专利技术还提供一种用于处理含油废水的复合材料的制备方法，包括：制备疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶；将细菌吸附在所述石墨烯气凝胶的表面，其中，所述细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物。其中，所述制备疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶，包括：制备二氧化硅与氧化石墨的混合浆料；按比例将所述混合浆料与还原剂混合并加入去离子水进行超声分散后，干燥得到二氧化硅修饰的石墨烯水凝胶；对所述石墨烯水凝胶进行疏水改性、干燥，获得疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶。其中，所述制备二氧化硅与氧化石墨的混合浆料，包括：按比例将石墨、硝酸钠粉末、浓硫酸、高锰酸钾粉末加到处于冷水浴的反应容器中进行搅拌；搅拌结束后，将所述反应容器移入恒温油浴中进行反应，反应过程中加入去离子水；反应设定时长后冷却至室温，加入双氧水与去离子水进行氧化；按比例加入盐酸、醇及正硅酸乙酯进行搅拌，得到含二氧化硅的氧化石墨浆料；加氨水进行搅拌，将溶液的pH值调节至中性；搅拌结束后静置，对下层沉淀物进行分次水洗、离心得到二氧化硅与氧化石墨的混合浆料。其中，所述石墨、硝酸钠、高锰酸钾之间的质量比为100:5:6。其中，所述搅拌结束后，将所述反应容器移入恒温油浴中进行反应，反应过程中加入去离子水，包括：搅拌结束后，将所述反应容器移入恒温油浴中；升温至50℃，温度稳定后反应3小时；按比例分次加入去离子水后，升温至100℃反应0.5小时。其中，所述按比例将所述混合浆料与还原剂混合并加入去离子水进行超声分散后，干燥得到二氧化硅修饰的石墨烯水凝胶，包括：按比例将所述混合浆料与还原剂混合并加入去离子水进行超声分散；在90℃的温度下烘干4-8小时得到二氧化硅修饰的石墨烯水凝胶。其中，所述对所述石墨烯水凝胶进行疏水改性、干燥，获得疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶，包括：用乙醇清洗浸泡所述石墨烯水凝胶后，加入正己烷进行置换；加入三甲基氯硅烷/正己烷溶液进行疏水化改性；用去离子水浸泡疏水化改性后的石墨烯水凝胶，再用液氮进行预冷冻后放在冷冻干燥机中干燥，获得疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶。其中，所述将细菌吸附在所述石墨烯气凝胶的表面，包括：将所述石墨烯气凝胶放置于反应容器中；在所述反应容器中加入细菌，所述细菌具有能够降解碳氢化合物的基团；将所述反应容器放置于恒温振荡器中进行振荡，使得所述细菌在所述石墨烯气凝胶中分散并通过分泌出的胞外聚合物附着在所述石墨烯气凝胶的表面。本专利技术的用于处理含油废水的复合材料，包括疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶与吸附在石墨烯气凝胶表面的细菌，细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物，制备时，首先制备疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶，再将细菌吸附在石墨烯气凝胶的表面，细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物。本专利技术的复合材料具有油-水选择性并具有三维多孔结构，同时结合了吸附性与细菌降解，吸油能力强，可重复利用，环境友好。附图说明图1为本专利技术一个实施例中用于处理含油废水的复合材料的制备方法的流程示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。本专利技术实施例的用于处理含油废水的复合材料，包括疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶与吸附在石墨烯气凝胶表面的细菌材料，该细菌材料用于降解含油废水中的碳氢化合物。其中，疏水性二氧化硅是指表面经过疏水化改性的二氧化硅，利用疏水性二氧化硅对石墨烯气凝胶的表面进行修饰，使得石墨烯气凝胶具有超疏水性，在保持石墨烯气凝胶的三维多孔结构的基础上大大提高了石墨烯气凝胶的油-水选择性，吸附能力更强，使用寿命更长。在一实施方式中，细菌通过分泌的胞外聚合物吸附在石墨烯气凝胶的表面，细菌分泌的胞外聚合物本质为蛋白质，核酸和多糖的混合物，其具有一定的粘性，并对细菌形成生物膜具有重要的作用。本专利技术使用的细菌具有能够降解碳氢化合物的基因，因而可用于降解废水中的碳氢化合物，可用于降解碳氢化合物的细菌例如为石油降解菌(oil2-3Thalassospirasp.)、单胞菌、大肠杆菌等，但不以此为限。在本专利技术中，细菌通过分泌胞外聚合物附着在石墨烯气凝胶的表面，制备方法简单，同时可以极大地减少污水穿过石墨烯气凝胶时导致的细菌损失，增加复合材料的使用寿命。此外，由于本专利技术的复合材料可以降解碳氢化合物且细菌可重复附着，因而可重复利用且环境友好。图1为本专利技术一个实施例中用于处理含油废水的复合材料的制备方法的流程示意图。如图1所示，本实施例的用于处理含油废水的复合材料的制备方法，包括但不限于以下步骤：步骤S11，制备疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶；步骤S12，将细菌吸附在石墨烯气凝胶的表面，细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物。在一实施方式中，步骤S11制备疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶，包括：制备二氧化硅与氧化石墨的混合浆料；按比例将混合浆料与还原剂混合并加入去离子水进行超声分散后，干燥得到二氧化硅修饰的石墨烯水凝胶；对石墨烯水凝胶进行疏水改性、干燥，获得疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶。在步骤S11中，制备二氧化硅与氧化石墨的混合浆料的过程包括：按比例将石墨、硝酸钠粉末、浓硫酸、高锰酸钾粉末加到处于冷水浴的反应容器中进行搅拌；搅拌结束后，将反应容器移入恒温油浴中进行反应，反应过程中加入去离子水；反应设定时长后冷却至室温，加入双氧水与去离子水进行氧化；按比例加入盐酸、醇及正硅酸乙酯进行搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理含油废水的复合材料，其特征在于，包括疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶与吸附在所述石墨烯气凝胶表面的细菌，所述细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物。

【技术特征摘要】
1.一种用于处理含油废水的复合材料，其特征在于，包括疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶与吸附在所述石墨烯气凝胶表面的细菌，所述细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物。2.如权利要求1所述的用于处理含油废水的复合材料，其特征在于，所述细菌通过分泌的胞外聚合物吸附在所述石墨烯气凝胶的表面。3.一种用于处理含油废水的复合材料的制备方法，其特征在于，包括：制备疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶；将细菌吸附在所述石墨烯气凝胶的表面，其中，所述细菌用于降解含油废水中的碳氢化合物。4.如权利要求3所述的用于处理含油废水的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶，包括：制备二氧化硅与氧化石墨的混合浆料；按比例将所述混合浆料与还原剂混合并加入去离子水进行超声分散后，干燥得到二氧化硅修饰的石墨烯水凝胶；对所述石墨烯水凝胶进行疏水改性、干燥，获得疏水性二氧化硅修饰的石墨烯气凝胶。5.如权利要求4所述的用于处理含油废水的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备二氧化硅与氧化石墨的混合浆料，包括：按比例将石墨、硝酸钠粉末、浓硫酸、高锰酸钾粉末加到处于冷水浴的反应容器中进行搅拌；搅拌结束后，将所述反应容器移入恒温油浴中进行反应，反应过程中加入去离子水；反应设定时长后冷却至室温，加入双氧水与去离子水进行氧化；按比例加入盐酸、醇及正硅酸乙酯进行搅拌，得到含二氧化硅的氧化石墨浆料；加氨水进行搅拌，将溶液的pH值调节至中性；搅拌结束后静置，对下层沉淀物进行分次水洗、离心得到二氧化硅与氧化石墨的混合浆料。6.如权利要求5所述的用于处理含油废水的复合材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，段东霞，丁慧，王廷勇，
申请(专利权)人：青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37