巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇大孔复合球吸附剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇大孔复合球吸附剂的制备方法。首先采用改进的Hummers法制备氧化石墨，通过超声剥离得到氧化石墨烯，以4‑氨基苯硫酚共价修饰制备巯基化氧化石墨烯，将巯基化氧化石墨烯包埋于聚乙烯醇，制备出一种巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇大孔复合球吸附剂，将其用于吸附水体重金属离子。本发明巯基的引入，降低了水溶性，易于固液分离，并且提升了产物对污染物的吸附能力；通过将巯基化氧化石墨烯包埋于聚乙烯醇中，不但降低了巯基氧化石墨烯的使用量，而且进一步解决了其难以固液分离的缺点；产物的大孔复合球状结构，具有良好的质量传输性，而且聚乙烯醇也提高了材料的机械强度，易于吸附后的分离，提高了其实用价值。

主权项

一种巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇大孔复合球吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）室温下，将氧化石墨分散于去离子水中，磁力搅拌均匀，形成氧化石墨烯胶体悬浮液；将氧化石墨烯胶体悬浮液超声解离2~6h，形成均匀稳定的0.5~10.0mg/mL的氧化石墨烯分散液；（2）搅拌条件下，将4‑氨基苯硫酚加入盐酸溶液中，逐渐升温至35~55℃，得到4‑氨基苯硫酚溶液；将亚硝酸钠溶解于去离子水中，得到亚硝酸钠溶液；其中，4‑氨基苯硫酚：亚硝酸钠：盐酸的摩尔比为1：1：1.0~1.5；冰水浴条件下，边搅拌边将亚硝酸钠溶液缓慢滴加到4‑氨基苯硫酚溶液中；然后将氧化石墨烯分散液加入反应体系，冰浴下搅拌8~24h，其中，4‑氨基苯硫酚：氧化石墨烯的质量比为1~5：1；反应结束后，将反应液分别用丙酮、无水乙醇和去离子水洗涤数次；将所得固体置于50℃真空干燥箱中干燥，即得到巯基化氧化石墨烯；（3）将质量比为10：1~5：10~20的聚乙烯醇、海藻酸钠和碳酸钙依次加入盛有去离子水的反应容器中，在90~95℃下搅拌至固体完全溶解，得到混合液A；然后向混合液A中加入巯基化氧化石墨烯，在75~95℃下搅拌4~12h，得到巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇凝胶，其中，巯基化氧化石墨烯：聚乙烯醇的质量比为1：4~30；用注射器将巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇凝胶滴入氯化钙：饱和硼酸溶液=5g：100mL 的氯化钙‑饱和硼酸溶液中，瞬间形成黑色小球，继续在氯化钙‑饱和硼酸溶液中硬化12h~48h；然后将球状产物转移至去离子水中，滴加盐酸溶液，缓慢搅拌，形成具有孔状结构的复合球；用大量蒸馏水将复合球反复洗涤至中性，即得到巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇大孔复合球吸附剂。