一种Fe-石墨烯颗粒高效去除地下水中硝酸盐的方法

摘要

一种Fe-石墨烯颗粒高效去除地下水中硝酸盐的方法，步骤如下：将鳞片石墨粉加入烧杯；依次向烧杯中加入NaNO₃、H₂SO₄、KMnO₄、去离子水、60℃的H₂O₂；经历低温、中温、高温阶段，离心并冷冻干燥，得到氧化石墨烯粉末；配制氧化石墨烯溶液，加入十二烷基苯磺酸钠；将预处理后的铁粉浸入溶液，浸泡后倒在滤纸上，即得到成品Fe-石墨烯颗粒；取硝酸盐污染水，以Fe-石墨烯颗粒为还原剂还原去除硝酸盐；硝酸盐得电子被还原生成氮气、亚硝酸盐或氨，达到去除硝酸盐的目的；本发明使用氧化石墨烯作为辅助制作的Fe-石墨烯颗粒，在一个烧杯内有效地去除硝酸盐，无需其他辅助的处理装置。

主权项

一种Fe‑石墨烯颗粒高效去除地下水中硝酸盐的方法，其特征在于：使用以氧化石墨烯为辅助制作的Fe‑石墨烯颗粒，在一个烧杯内有效地去除硝酸盐，无需其他辅助的处理装置，具体包括如下步骤：步骤1：取硝酸盐污染水，其中硝酸盐氮含量为25～100mg/L；步骤2：采用以氧化石墨烯为辅助制作的Fe‑石墨烯颗粒为还原剂；步骤3：将硝酸盐污染水、还原剂Fe‑石墨烯颗粒放入烧杯中，反应1～48小时，从而还原去除硝酸盐；硝酸盐得到电子被还原生成氮气、亚硝酸盐或氨，达到去除硝酸盐的目的；反应式如下：阴极反应：NO₃^‑+H₂O+2e^‑＝NO₂^‑+2OH^‑   (1)NO₃^‑+3H₂O+5e^‑＝1/2N₂+6OH^‑   (2)NO₂^‑+5H₂O+6e^‑＝NH₃+7OH^‑   (3)2NO₂^‑+4H₂O+6e^‑＝N₂+8OH^‑   (4)所述以氧化石墨烯为辅助制作的Fe‑石墨烯颗粒的制作方法如下：步骤1：氧化石墨烯的制备步骤如下：步骤1.1：将鳞片石墨粉加入烧杯；步骤1.2：冰水浴搅拌下，向烧杯中加入质量比鳞片石墨粉：NaNO₃为2:1的NaNO₃与使鳞片石墨粉浓度为43.5mg/mL的H₂SO₄，随后缓慢加入质量比鳞片石墨粉：KMnO₄为1:3的KMnO₄；步骤1.3：5分钟后，去除冰水浴并将体系加热至35℃保温30分钟；步骤1.4：缓慢加入使鳞片石墨粉浓度为21.7mg/mL的去离子水水至烧杯中，并搅拌15分钟；步骤1.5：加入60℃的质量浓度为3％H₂O₂水溶液，直至气泡消失；步骤1.6：离心沉淀物至pH为3‑4，冷冻干燥，得到氧化石墨烯粉末；步骤2：Fe‑石墨烯颗粒的制作具体包括如下步骤：步骤2.1：用稀盐酸酸洗铁粉；步骤2.2：将酸洗后的铁粉，用去离子水反复冲洗5～30分钟；步骤2.3：将冲洗后的铁粉倒在滤纸上待用；步骤2.4：采用泡沫膜颗粒法处理铁粉；具体为：采用氧化石墨烯为辅助，采用步骤3滤纸上的铁粉为基底，配制2.0～20.0mg/mL的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中加入十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，使十二烷基苯磺酸钠溶液浓度为0.02mg/mL；将步骤3滤纸上的铁粉浸入溶液，浸泡1～30min，在铁粉表面会形成氧化石墨烯泡沫薄膜；步骤2.5：待反应完成后将形成的具有泡沫薄膜的铁粉取出，置于滤纸上吸去多余水分，即得到成品Fe‑石墨烯颗粒。