專利名稱：磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種銀離子吸附劑(磺化石墨烯/聚吡咯復合材料)的制備方法，以及該銀離子吸附劑的應用，屬于工業(yè)廢水處理領域。
背景技術(shù)：
隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，生活廢水與工業(yè)廢水對于環(huán)境的影響越來越嚴重。如果對這些廢水不加以處理，那么廢水中的有害物質(zhì)就有可能參與食物鏈循環(huán)在人體內(nèi)富集，危害人類健康，引發(fā)諸多環(huán)境問題。在廢水處理中，重金屬廢水是最難以處理的廢水之一。目前處理重金屬廢水的方法主要有吸附法、離子沉淀法、交換樹脂法等。但是離子沉淀法容易引起水質(zhì)硬化，導致二次污染等缺點。交換樹脂法難以實現(xiàn)吸附的重金屬離子與樹脂的分離，后續(xù)工藝復雜等缺點。近年來以活性炭、沸石、殼聚糖等無機或有機材料作為重金屬離子吸附劑的吸附法越來越受到人們關(guān)注。這些傳統(tǒng)的吸附劑普遍存在著對銀·離子的吸附容量低、吸附效果不佳等缺點。因此開發(fā)一種工藝簡單的性能穩(wěn)定，并在吸附的同時可以還原銀離子為單質(zhì)銀的高效銀離子吸附劑是目前含銀離子廢水處理方面亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對銀離子具有良好吸附回收性能的磺化石墨烯/聚吡咯復合材料(銀離子吸附劑)的制備方法，以及該磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的應用。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是，磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟
I)利用天然石墨，通過化學氧化方法制備磺化石墨烯；
2 )將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為
0.5-1. 5mg/mL,吡咯的濃度為 0. 05-0. 2mol/L ；
3)將過硫酸銨溶于水中(對過硫酸銨的濃度沒有要求，只需要保證過硫酸銨與吡咯最終的摩爾比就行)，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為0. 5 :1-2 :1[ S卩(0. 5 2) :1]，得到過硫酸銨的水溶液；
4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應12-36小時；
5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后，得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。上述磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的應用，其特征在于用作銀離子吸附劑，對含銀離子廢水進行吸附處理，按每20mL含銀離子廢水(含銀離子的水)加入磺化石墨烯/聚吡咯復合材料20-60mg，向含銀離子廢水中加入磺化石墨烯/聚吡咯復合材料，超聲振蕩30-60分鐘，再攪拌吸附24-72小時；所述含銀離子廢水的中的初始銀離子濃度為5_20mg/L0本發(fā)明的顯著特點是1)在石墨烯上引入磺酸基團，提高了石墨烯在水中的溶解性能，而且利用磺化石墨烯作為摻雜劑，可摻雜到聚吡咯的分子鏈中，實現(xiàn)與聚吡咯分子間的緊密結(jié)合；2)磺化石墨烯與聚吡咯的復合共聚，既提供了石墨烯極大的比表面積，同時讓石墨烯上引入的磺酸基與聚吡咯分子鏈上的含氮基團共同發(fā)揮對于銀離子的吸附能力，而且在吸附的同時，大部分銀離子被還原為金屬銀，有利于直接回收。本發(fā)明的有益效果是對銀離子具有良好吸附回收性能。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。以下實施例中，銀離子吸附實驗是將磺化石墨烯/聚吡咯復合材料加入20mL含有銀離子的水(含銀離子廢水)中，超聲振蕩30-60分鐘，再攪拌吸附一定時間，過濾，對濾液中剩余的銀離子濃度采用佛爾哈德法滴定，按照(I)式計算銀離子吸附率。吸附率=(C0- C)/C0*100%(I)
其中Ctl是初始銀離子濃度，C是吸附后剩余銀離子濃度。實施例I :
磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，它包括如下步驟
I)按照文獻報道的方法制備磺化石墨烯(Nano Letts 2008，8，1679-1682.);
2 )將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為
0.5mg/mL,卩比咯的濃度為0. lmol/L ；
3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為I:1，得到過硫酸銨的水溶液；
4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應12小時；
5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。將20mg磺化石墨烯/聚吡咯復合材料加入20mL含有10mg/L銀離子的水中，超聲振蕩30分鐘，再攪拌吸附48小時，過濾后用佛爾哈德法滴定濾液中銀離子含量，結(jié)果表明此種情況下銀離子吸附率為86. 3%，說明本發(fā)明對銀離子具有良好吸附回收性能。實施例2:
磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，它包括如下步驟
I)按照文獻報道的方法制備磺化石墨烯(Nano Letts 2008，8，1679-1682.);
2 )將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為lmg/mL,卩比咯的濃度為0. lmol/L ；
3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為0.5 :1，得到過硫酸銨的水溶液；
4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應24小時；
5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。、將30mg磺化石墨烯/聚卩比咯復合材料加入20mL含有20mg/L銀離子的水中，超聲振蕩60分鐘，再攪拌吸附72小時，過濾后用佛爾哈德法滴定濾液中銀離子含量，結(jié)果表明此種情況下銀離子吸附率為75. 2%，說明本發(fā)明對銀離子具有良好吸附回收性能。實施例3:
磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，它包括如下步驟
I)按照文獻報道的方法制備磺化石墨烯(Nano Letts 2008，8，1679-1682.);
2 )將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為
I.5mg/mL,卩比咯的濃度為0. 2mol/L ；
3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為2:1，得到過硫酸銨的水溶液； 4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應36小時；
5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。將40mg磺化石墨烯/聚卩比咯復合材料加入20mL含有5mg/L銀離子的水中，超聲振蕩45分鐘，再攪拌吸附24小時，過濾后用佛爾哈德法滴定濾液中銀離子含量，結(jié)果表明此種情況下銀離子吸附率為98. 5%，說明本發(fā)明對銀離子具有良好吸附回收性能。實施例4:
磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，它包括如下步驟
I)按照文獻報道的方法制備磺化石墨烯(Nano Letts 2008，8，1679-1682.);
2 )將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為lmg/mL,卩比咯的濃度為0. lmol/L ；
3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為2:1，得到過硫酸銨的水溶液；
4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應24小時；
5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。將60mg磺化石墨烯/聚吡咯復合材料加入20mL含有10mg/L銀離子的水中，超聲振蕩60分鐘，再攪拌吸附72小時，過濾后用佛爾哈德法滴定濾液中銀離子含量，結(jié)果表明此種情況下銀離子吸附率為93. 1%，說明本發(fā)明對銀離子具有良好吸附回收性能。實施例5:
磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，它包括如下步驟
I)按照文獻報道的方法制備磺化石墨烯(Nano Letts 2008，8，1679-1682.);
2 )將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為
0.5mg/mL,卩比咯的濃度為0. 05mol/L ；
3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為I:1，得到過硫酸銨的水溶液；
4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應36小時；
5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。將30mg磺化石墨烯/聚吡咯復合材料加入20mL含有5mg/L銀離子的水中，超聲振蕩30分鐘，再攪拌吸附72小時，過濾后用佛爾哈德法滴定濾液中銀離子含量，結(jié)果表明此種情況下銀離子吸附率為99. 1%，說明本發(fā)明對銀離子具有良好吸附回收性能。實施例6
磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，它包括如下步驟I)按照文獻報道的方法制備磺化石墨烯(Nano Letts 2008，8，1679-1682.);
2)將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為
I.5mg/mL,批咯的濃度為0. lmol/L ；
3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為0.5 :1，得到過硫酸銨的水溶液；
4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應18小時；
5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。將50mg磺化石墨烯/聚卩比咯復合材料加入20mL含有5mg/L銀離子的水中，超聲振蕩30分鐘，再攪拌吸附48小時，過濾后用佛爾哈德法滴定濾液中銀離子含量，結(jié)果表明 此種情況下銀離子吸附率為98. 8%，說明本發(fā)明對銀離子具有良好吸附回收性能。實施例7
磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，它包括如下步驟
I)按照文獻報道的方法制備磺化石墨烯(Nano Letts 2008，8，1679-1682.);
2)將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為
0.5mg/mL,卩比咯的濃度為0. 15mol/L ；
3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為I:1，得到過硫酸銨的水溶液；
4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應36小時；
5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。將40mg磺化石墨烯/聚吡咯復合材料加入20mL含有10mg/L銀離子的水中，超聲振蕩45分鐘，再攪拌吸附48小時，過濾后用佛爾哈德法滴定濾液中銀離子含量，結(jié)果表明此種情況下銀離子吸附率為88. 2%，說明本發(fā)明對銀離子具有良好吸附回收性能。實施例8
磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，它包括如下步驟
I)按照文獻報道的方法制備磺化石墨烯(Nano Letts 2008，8，1679-1682.);
2)將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為
1.5mg/mL,批咯的濃度為 0. 15mol/L ；
3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為I:1，得到過硫酸銨的水溶液；
4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應24小時；
5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。將50mg磺化石墨烯/聚卩比咯復合材料加入20mL含有5mg/L銀離子的水中，超聲振蕩60分鐘，再攪拌吸附72小時，過濾后用佛爾哈德法滴定濾液中銀離子含量，結(jié)果表明此種情況下銀離子吸附率為99. 2%，說明本發(fā)明對銀離子具有良好吸附回收性能。本發(fā)明所列舉的各原料都能實現(xiàn)本發(fā)明，以及各原料的上下限取值、區(qū)間值都能實現(xiàn)本發(fā)明；在此不一一列舉實施例。本發(fā)明的工藝參數(shù)的上下限取值、區(qū)間值都能實現(xiàn)本發(fā)明，在此不列舉實施例。
權(quán)利要求
1.磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟 I)利用天然石墨，通過化學氧化方法制備磺化石墨烯； 2)將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為0. 5-1. 5mg/mL,吡咯的濃度為 0. 05-0. 2mol/L ； 3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為0.5 :1-2 :1，得到過硫酸銨的水溶液； 4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應12-36小時； 5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后，得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。
2.權(quán)利要求I所得到的磺化石墨烯/聚吡咯復合材料的應用，其特征在于用作銀離子吸附劑，對含銀離子廢水進行吸附處理，按每20mL含銀離子廢水加入磺化石墨烯/聚吡咯復合材料20-60mg，向含銀離子廢水中加入磺化石墨烯/聚吡咯復合材料，超聲振蕩30-60分鐘，再攪拌吸附24-72小時；所述含銀離子廢水的中的初始銀離子濃度為5_20mg/L0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銀離子吸附劑的制備方法，以及該銀離子吸附劑的應用，屬于工業(yè)廢水處理領域?；腔?聚吡咯復合材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)利用天然石墨，通過化學氧化方法制備磺化石墨烯；2)將磺化石墨烯分散溶解在水中，再加入吡咯得到溶液A，其中磺化石墨烯的濃度為0.5-1.5mg/mL,吡咯的濃度為0.05-0.2mol/L；3)將過硫酸銨溶于水中，使過硫酸銨與吡咯摩爾比為0.51-21，得到過硫酸銨的水溶液；4)將過硫酸銨的水溶液加入溶液A中，攪拌反應12-36小時；5)步驟4)所得產(chǎn)物過濾，洗滌直到濾液為無色，真空烘干后，得到磺化石墨烯/聚吡咯復合材料。本發(fā)明對銀離子具有良好吸附回收性能。
文檔編號B01J20/26GK102702520SQ20121018801
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者呂淑君, 喻湘華, 李亮, 王臺, 鄭華明, 黃浩 申請人:武漢工程大學