一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料及其制备方法，所述石墨烯纳米碳纤维复合净水材料由以下重量份的原料制备而成：石墨烯5.0份～10.0份、纳米碳纤维20.0份～30.0份、活性白土10.0份～14.0份、功能沙粒6.5份～10.5份、硬脂酸钙2.0份～5.0份、硅酸钠1.5份～3.5份。本发明专利技术石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，将石墨烯与纳米碳纤维复合，辅以活性白土和功能沙粒，对污水的处理能力强，净水效率高，不产生二次污染，亦不对环境和人体产生伤害，安全环保、能耗较低，清洗后可重复使用。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料及其制备方法
本专利技术涉及净水材料
，具体涉及一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料及其制备方法。
技术介绍
科技发展带动工业生产、生活，导致工业废水和生活废水排量越来越大，对环境和水资源的污染越来越严重，生态平衡被破坏，人类居住环境和生活质量受到严重威胁。目前，水污染的处理技术主要有三种，一是以活性污泥处理技术为主的生物净水技术，二是以液氮、重金属捕捉剂等化学试剂为主的化学净水技术，三是以膜技术为主的物理净水技术，以上这三种污水处理技术都比较单一，多少存在一些缺陷，比如生物净水技术需要大规模基础建设和占地面积，化学净水技术采用的化学试剂容易对人体产生伤害，物理处理技术所用原料可重复性小，资源浪费严重，成本较高。中国专利CN109292836A公开了一种纳米炭纤维复合净水材料及其制备方法和应用，纳米炭纤维复合净水材料由以下成分制备而成：活性炭纤维素，柠檬粉，黑木耳粉，氧化石墨烯。但是，纳米炭纤维复合净水材料的纳米孔隙率低、吸附能力较弱、不可重复使用，成本较高。中国专利CN108751323A公开了一种活性炭净水材料，通过控制活性炭的制备，将粉煤灰、活性炭、碳酸钠、纳米二氧化钛、氧化石墨烯、硅胶、抑菌组分、聚乙二醇结合起来，制备得到高效活性炭净水材料；但是，制备的活性炭净水材料长时间使用会有碳粉脱落、影响水质。因此，本专利技术提供一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料及其制备方法，将石墨烯与纳米碳纤维复合，解决传统净水材料存在的吸附强度弱、使用寿命短，生产成本高以及净水材料不能重复使用的问题
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料及其制备方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料由以下重量份的原料制备而成：石墨烯5.0份～10.0份、纳米碳纤维20.0份～30.0份、活性白土10.0份～14.0份、功能沙粒6.5份～10.5份、硬脂酸钙2.0份～5.0份、硅酸钠1.5份～3.5份。进一步的，石墨烯纳米碳纤维复合净水材料由以下重量份的原料制备而成：石墨烯6.0份～9.0份、纳米碳纤维22.0份～28.0份、活性白土11.0份～13.0份、功能沙粒7.5份～9.5份、硬脂酸钙3.0份～4.0份、硅酸钠2.0份～3.0份。本专利技术石墨烯纳米碳纤维复合净水材料原料中，石墨烯具有高强度、韧性好、比表面积大的特点，纳米碳纤维具有高的比表面积、力学强度和杨氏模量以及较好的导热导电性和热稳定性，活性白土具有超强的吸附强度，可以有效吸附有色物质和有机物质，过滤速度快，功能沙粒具有较高的表面能，可吸附和过滤水中杂质，净化水质，硬脂酸钙具有较好的润滑性和分散性，可促进各组分分散均匀，稳定相容，硅酸钠具有较好的分散和粘合作用，提高体系的稳固性，有助于提高净水能力。进一步的，纳米碳纤维长度为10μm～20μm。进一步的，功能沙粒的制备方法为，将沙粒研磨至100目～200目，之后加入改性溶液中，搅拌5min～15min后，在温度为45℃～55℃的条件下保温超声5小时～8小时，然后过滤，洗涤2次～3次，烘干得到所述功能沙粒。更进一步的，沙粒与改性溶液的比例为1g：10mL～15mL。更进一步的，改性溶液由乙烯基三乙氧基硅烷、月桂醇聚氧乙烯醚、乙醇、去离子水按质量比0.6～1：0.05：5：10组成。本专利技术的又一专利技术目的在于，提供上述一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料的制备方法，包括如下步骤：步骤I、所述重量份的石墨烯和纳米碳纤维在水中剪切分散均匀，然后加入所述重量份的活性白土、功能沙粒、硬脂酸钙和硅酸钠，继续分散30分钟～40分钟，得到混合分散液；步骤II、步骤I中得到混合分散液经抽滤，得到的滤饼在温度为90℃～100℃的条件下干燥2小时～3小时，然后粉碎至50目～60目，热处理后再次粉碎，得到250目～200目的所述石墨烯纳米碳纤维复合净水材料。进一步的，步骤I中，水的质量为所述重量份的石墨烯和纳米碳纤维质量和的8倍～12倍。进一步的，步骤II中，热处理过程具体为：先在温度为140℃～200℃的条件下预热30分钟～60分钟，然后升温至250℃～350℃保温4小时～6小时，最后降温至100℃～120℃保持60分钟。本专利技术的优点是：(1)本专利技术公开的石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，将石墨烯与纳米碳纤维复合，辅以活性白土和功能沙粒，对污水的处理能力强，净水效率高，不产生二次污染，亦不对环境和人体产生伤害，安全环保、能耗较低，清洗后可重复使用；(2)本专利技术制备的石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，具有发达的孔隙，吸附作用强，可吸附污水中多种杂质和色素，从而改善水质；(3)本专利技术石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，原料易得，制备方法简单，具有很好的实用价值，应用范围广，使用寿命长。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料由以下重量份的原料制备而成：石墨烯5.0kg、纳米碳纤维20.0kg、活性白土10.0kg、功能沙粒6.5kg、硬脂酸钙2.0kg、硅酸钠1.5kg；纳米碳纤维长度为10μm。上述，功能沙粒的制备方法为，将沙粒研磨至100目，之后加入改性溶液中，搅拌5min后，在温度为45℃的条件下保温超声5小时，然后过滤，洗涤2次，烘干得到所述功能沙粒；其中，沙粒与改性溶液的比例为1g：10mL；改性溶液由乙烯基三乙氧基硅烷、月桂醇聚氧乙烯醚、乙醇、去离子水按质量比0.6：0.05：5：10组成。制备方法如下：步骤I、所述重量份的石墨烯和纳米碳纤维在水中剪切分散均匀，然后加入所述重量份的活性白土、功能沙粒、硬脂酸钙和硅酸钠，继续分散30分钟，得到混合分散液；其中，水的质量为所述重量份的石墨烯和纳米碳纤维质量和的8倍；步骤II、步骤I中得到混合分散液经抽滤，得到的滤饼在温度为90℃的条件下干燥2小时，然后粉碎至50目，之后先在温度为140℃的条件下预热30分钟，然后升温至250℃保温4小时，最后降温至100℃保持60分钟后再次粉碎，得到250目的所述石墨烯纳米碳纤维复合净水材料。实施例2一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料由以下重量份的原料制备而成：石墨烯10.0kg、纳米碳纤维30.0kg、活性白土14.0kg、功能沙粒10.5kg、硬脂酸钙5.0kg、硅酸钠3.5kg；纳米碳纤维长度为20μm。上述，功能沙粒的制备方法为，将沙粒研磨至200目，之后加入改性溶液中，搅拌15min后，在温度为55℃的条件下保温超声8小时，然后过滤，洗涤3次，烘干得到所述功能沙粒；其中，沙粒与改性溶液的比例为1g：15mL；改性溶液由乙烯基三乙氧基硅烷、月桂醇聚氧乙烯醚、乙醇、去离子水按质量比1：0.05：5：10组成。制备方法如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，其特征在于，所述石墨烯纳米碳纤维复合净水材料由以下重量份的原料制备而成：石墨烯5.0份～10.0份、纳米碳纤维20.0份～30.0份、活性白土10.0份～14.0份、功能沙粒6.5份～10.5份、硬脂酸钙2.0份～5.0份、硅酸钠1.5份～3.5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，其特征在于，所述石墨烯纳米碳纤维复合净水材料由以下重量份的原料制备而成：石墨烯5.0份～10.0份、纳米碳纤维20.0份～30.0份、活性白土10.0份～14.0份、功能沙粒6.5份～10.5份、硬脂酸钙2.0份～5.0份、硅酸钠1.5份～3.5份。


2.根据权利要求1所述的石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，其特征在于，所述石墨烯纳米碳纤维复合净水材料由以下重量份的原料制备而成：石墨烯6.0份～9.0份、纳米碳纤维22.0份～28.0份、活性白土11.0份～13.0份、功能沙粒7.5份～9.5份、硬脂酸钙3.0份～4.0份、硅酸钠2.0份～3.0份。


3.根据权利要求1所述的石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，其特征在于，所述纳米碳纤维长度为10μm～20μm。


4.根据权利要求1所述的石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，其特征在于，所述功能沙粒的制备方法为，将沙粒研磨至100目～200目，之后加入改性溶液中，搅拌5min～15min后，在温度为45℃～55℃的条件下保温超声5小时～8小时，然后过滤，洗涤2次～3次，烘干得到所述功能沙粒。


5.根据权利要求4所述的石墨烯纳米碳纤维复合净水材料，其特征在于，所述沙粒与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蔺，汤志文，褚晓君，
申请(专利权)人：福建滤冠新型材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35