一種用于水處理的殼聚糖-石墨烯微球的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于污水處理領域，具體涉及一種用于水處理的殼聚糖-石墨烯微球的制備方法。
【背景技術】
[0002]我國礦山開采及其加工利用、工業廢水排放、垃圾填埋等人類活動對水體會造成嚴重的污染，包括重金屬離子、各種有機污染物等。隨著工業的發展，工業廢水越來越多，水污染日益加劇，淡水資源日益匱乏，人們的生活和社會的發展受到不同程度的影響。氯代有機物污染具有廣泛性和危害性，已經成為一個全球性的環境問題，引起社會密切關注。歐共體公布的污染物黑名單上，鹵代物和在環境中可以形成鹵代物的物質排在前列，主要包括氯代脂肪烴和芳香烴及其衍生物。在我國，也越來越關注氯代有機物污染，其中對氯仿、氯苯、四氯化碳、鄰二氯苯、對二氯苯等制定了嚴格的排放標準。然而，用傳統的水處理方法和藥劑來處理廢水，處理效果不佳，生產成本較高，前期一次性投入較大，并且大多數會產生二次污染。而用殼聚糖及其衍生物處理廢水，可生物降解、安全無毒、無二次污染，是用于廢水處理一種效果較好的絮凝劑。
[0003]殼聚糖分子中的活性基團羥基和氨基既是吸附作用的活性中心，可以與金屬離子形成絡合物，對金屬離子亦可吸附，又是發生交聯反應的活性中心。殼聚糖在國內外的水環境處理中越來越受到關注，美國主要將其用于給飲用水及水的凈化，我國則將其廣泛應用于給水及飲用水、工業廢水和生活廢水的凈化，有效去除金屬離子、C0D、染料、N和P等，還具有抑菌作用。
[0004]石墨烯是一種新型的二維碳納米材料，自2004年起獲得了廣泛的關注和研究。越來越多的研究發現它具有大量的共軛結構，可以與具有鍵的化合物間具有堆積作用，可以吸附多種有機物;而且其特殊的二維結構決定了它具有超大的比表面積，因而具有較大的吸附容量，具有高效的吸附能力，尤其對于多環芳烴類物質有強的吸附能力。因而本發明針將殼聚糖和石墨烯制備成復合微球，結合兩者優異的性能，可吸附處理多種水中污染物，凈化水體效果好，使水體得到高效凈化，且不會產生二次污染。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供制備一種用于水處理的殼聚糖-石墨烯微球的方法，該微球可用于水體的凈化，吸附多種重金屬離子和有機污染物。
[0006]本發明提供了一種用于水處理的殼聚糖-石墨烯微球的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)將石墨烯加入去離子水中，石墨烯的濃度為0.1?2%，超聲分散1?3h后，得到分散均勻的石墨烯水溶液；
(2)將殼聚糖溶解于質量分數為1?5%的酸性水溶液，殼聚糖的濃度為5?10%，攪拌使其充分溶解，向溶液中加入質量分數為5%的石蠟油和乳化劑，搖勻后超聲30min(20°C，100Hz)；
(3)在高速攪拌狀態下，將步驟(1)制得的石墨烯溶液按一定的質量配比加入到殼聚糖溶液中，氮氣保護，乳化2h;
(4)向殼聚糖-石墨烯溶液中加入交聯劑，在溫度T=50?70°C下反應20.1?0.5%3h，接著通入氨氣硬化30min ；
(5)經石油醚，丙酮和無水乙醇洗滌超聲數次，最后懸浮于無水乙醇中，將產物抽濾，真空干燥即的殼聚糖-石墨烯微球。
[0007]上述方法步驟(2)所述的殼聚糖分子量為Mw=l X 103?1 X 106 g/mol。
[0008]上述方法步驟(2)所述的酸為甲酸、乙酸、鹽酸中的一種或幾種。
[0009]上述方法步驟(2)中所述的乳化劑為吐溫-20、吐溫-40、司盤20、司盤80中的一種或幾種，質量分數為0.5?1.5%。
[0010]上述方法步驟(3)中所述的石墨烯溶液與殼聚糖溶液的質量配比為1:5?20。
[0011]上述方法步驟(4)中所述的交聯劑為甲醛、戊二醛、三聚磷酸鈉、環氧氯丙烷中的一種或幾種，質量分數為0.1?0.5%。
[0012]本發明的有益效果:將石墨烯配制成溶液加入到殼聚糖溶液中，減少了石墨烯的團聚，具有超大的比表面積，可以吸附更多的有機污染物;本發明工藝簡單，原料來源方便；可吸附處理多種水中污染物，凈化水體效果好，使水體得到高效凈化，且不會產生二次污染，具有廣闊的推廣應用前景。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
(1)將石墨烯加入去離子水中，石墨烯的濃度為0.5%，超聲分散lh后，得到分散均勻的石墨烯水溶液；
(2)將分子量為Mw=lX 104 g/mol的殼聚糖溶解于質量分數為1%的甲酸水溶液中，殼聚糖的濃度為5%，攪拌使其充分溶解，向溶液中加入質量分數為5%的石蠟油和質量分數為0.5%的吐溫-20，搖勻后超聲30min(20°C，100Hz)；
(3)在高速攪拌狀態下，將步驟(1)制得的石墨烯溶液加入到殼聚糖溶液中(石墨烯溶液與殼聚糖溶液質量比為1:5)，氮氣保護，乳化2h;
(4)向殼聚糖-石墨烯溶液中加入質量分數為0.1%的甲醛作為交聯劑，在溫度T=50°C下反應20h，之后通入氨氣硬化30min ；
(5)經石油醚，丙酮和無水乙醇洗滌超聲數次，最后懸浮于無水乙醇中，將產物抽濾，真空干燥即的殼聚糖-石墨烯微球。
[0014]實施例2
(1)將石墨烯加入去離子水中，石墨烯的濃度為1%，超聲分散lh后，得到分散均勻的石墨稀水溶液；
(2)將分子量為Mw=lX 104 g/mol的殼聚糖溶解于質量分數為1%的甲酸水溶液中，殼聚糖的濃度為10%，攪拌使其充分溶解，向溶液中加入質量分數為5%的石蠟油和質量分數為
0.5%的吐溫-20，搖勻后超聲30min(20°C，100Hz)；
(3)在高速攪拌狀態下，將步驟(1)制得的石墨烯溶液加入到殼聚糖溶液中(石墨烯溶液與殼聚糖溶液質量比為1:5)，氮氣保護，乳化2h;
(4)向殼聚糖-石墨烯溶液中加入質量分數為0.1%的甲醛作為交聯劑，在溫度T=50°C下反應20h，之后通入氨氣硬化30min ；
(5)經石油醚，丙酮和無水乙醇洗滌超聲數次，最后懸浮于無水乙醇中，將產物抽濾，真空干燥即的殼聚糖-石墨烯微球。
[0015]實施例3
(1)將石墨烯加入去離子水中，石墨烯的濃度為0.5%，超聲分散lh后，得到分散均勻的石墨烯水溶液；
(2)將分子量為Mw=5X104 g/mol的殼聚糖溶解于質量分數為3%的乙酸水溶液中，殼聚糖的濃度為5%，攪拌使其充分溶解，向溶液中加入質量分數為5%的石蠟油和質量分數為
0.5%的吐溫-20，搖勻后超聲30min(20°C，100Hz)；