CN110918009B - 气凝胶材料及其制备方法、催化剂、磺胺类药物废水降解方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工领域，具体公开了一种气凝胶材料及其制备方法、催化剂、磺胺类药物废水降解方法和应用，所述气凝胶材料包括以下的原料：氧化石墨烯水分散液与水合肼水溶液。本发明实施例提供的气凝胶材料可以高效活化过硫酸盐进行降解磺胺类药物废水，使得气凝胶材料与过硫酸盐组成的氧化体系不仅能够有效降解磺胺类药物废水，而且经过简单的挤压即可实现回收再利用，避免了对环境的二次污染，具有稳定、高效低廉和无毒等优点，解决了现有活化过硫酸盐氧化法采用粉末碳材料作为催化剂，存在无法实现催化剂的回收再利用的问题。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体是一种气凝胶材料及其制备方法、催化剂、磺胺类药物废水降解方法和应用。
背景技术
磺胺类药物是现代医学中常用的一类人工合成的广谱抗菌消炎药。磺胺类药物生产过程产生的磺胺类药物废水是典型的难生物降解的有机废水，采用常规的生物处理方法去除效果不理想。
目前，基于硫酸根自由基氧化原理的活化过硫酸盐氧化法因其经济、高效、环境友好、安全稳定等优点，在降解有机污染物方面（尤其是降解磺胺类药物废水方面）得到了越来越多的应用。通常，活化过硫酸盐氧化法需要使用催化剂将过硫酸盐进行活化，进而使其产生大量的硫酸根自由基来将水体中的有机污染物质彻底氧化为水、二氧化碳和无机盐。
在使用催化剂对过硫酸盐进行活化时，通常采用的是粉末碳材料作为催化剂，具有对环境友好的优点。但是，传统的粉末碳材料存在易流失的缺陷，无法实现催化剂的回收再利用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种气凝胶材料及其制备方法、催化剂、磺胺类药物废水降解方法和应用，以解决上述背景技术中提出的现有活化过硫酸盐氧化法采用粉末碳材料作为催化剂，存在无法实现催化剂的回收再利用的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种气凝胶材料，包括以下按照重量份的原料：氧化石墨烯水分散液29-31份、水合肼水溶液0.10-0.15份，其中，所述水合肼水溶液的质量分数为0-50%，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为3-5mg/mL。
优选的，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为4mg/mL。
作为本发明进一步的方案：所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯包括以下按照重量份的原料：石墨粉3-5份、硫酸水溶液45-55份、高锰酸钾8-10份、双氧水38-42份、去离子水350-450份，其中，所述硫酸水溶液的质量分数不小于70%。
优选的，所述硫酸水溶液的质量分数是85%。
作为本发明再进一步的方案：所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法为：按照比例称取石墨粉并缓慢加入至硫酸水溶液进行混合，再缓慢加入高锰酸钾在58-62℃下进行搅拌，然后升温至95-97℃并加入四分之一所述去离子水总量的去离子水进行混合，再继续搅拌50min，降至室温后置于磁力搅拌器上进行搅拌，加入双氧水进行氧化反应，然后加入剩余的去离子水终止反应，再依次进行离心、清洗、干燥，即可。
优选的，所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法为：按照比例称取石墨粉并缓慢加入至硫酸水溶液进行混合，再缓慢加入高锰酸钾在60℃下进行搅拌，然后升温至96℃并加入四分之一所述去离子水总量的去离子水进行混合，再继续搅拌50min，降至室温后置于磁力搅拌器上进行搅拌，加入双氧水进行氧化反应，然后加入剩余的去离子水终止反应，再依次进行离心、清洗、干燥，即可。
优选的，所述离心是将终止反应后的混合物于4000r/min的条件下离心10min；所述清洗是用盐酸溶液酸洗5min，再于4000r/min的条件下离心10min，然后用乙醇溶液醇洗10min，再于4000r/min的条件下离心10min，收集土黄色的沉积物，所述干燥是将所述土黄色的沉积物在80℃下真空干燥12h，得到所述氧化石墨烯。
本发明实施例的另一目的在于提供一种气凝胶材料的制备方法，所述的气凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
按照重量份称取氧化石墨烯水分散液与水合肼水溶液进行混合，在190-210℃下保持2-4h，冷却至室温，得水凝胶；
将所述水凝胶进行透析，得透析后的水凝胶；
将所述透析后的水凝胶进行冷冻干燥，即可。
作为本发明再进一步的方案：所述透析是将所述水凝胶密封于透析袋中，然后置于去离子水中静置7-9h，取出，即可。
作为本发明再进一步的方案：所述透析是将所述水凝胶密封于透析袋中，然后置于去离子水中静置8h，取出后重新换液，重复三次，直至没有杂质离子析出，即可。
作为本发明再进一步的方案：所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶在-10℃～-50℃下冷冻，再在1.3Pa～13Pa下进行干燥，即可。
作为本发明再进一步的方案：所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶置于冷冻干燥机的冷阱内，在-50℃预冻3h，然后置于冷冻干燥机上方托盘，在3Pa下冷冻干燥24h，可以保持水凝胶原本的孔隙结构。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用所述的气凝胶材料的制备方法制备得到的气凝胶材料。
本发明实施例的另一目的在于提供一种所述的气凝胶材料在磺胺类药物废水降解中的应用。
本发明实施例的另一目的在于提供一种催化剂，部分或全部包含上述的气凝胶材料。
本发明实施例的另一目的在于提供一种磺胺类药物废水降解方法，包括以下步骤：将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，然后加入过一硫酸盐进行曝气，即可。
优选的，所述磺胺类药物废水的浓度为15mg/L，所述将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，是将所述的催化剂置于适量的所述磺胺类药物废水中，以使所述磺胺类药物废水漫过所述的催化剂，然后放置40min即可。
作为本发明再进一步的方案：所述过一硫酸盐可以是过硫酸氢钾、单过硫酸钾、单过硫酸氢钠、过一硫酸铵或过一硫酸钠中的任意一种。
优选的，所述过一硫酸盐是过硫酸氢钾，当然，也可以根据需要将过一硫酸盐替换为过二硫酸盐进行磺胺类药物废水降解。
需要说明的是，所述过硫酸氢钾的加入量可以根据需要进行选择，一般是加入过量的过硫酸氢钾，通过所述的催化剂将过硫酸氢钾进行活化产生大量的硫酸根自由基，进而将水体中的有机污染物质彻底氧化为二氧化碳、水和无机盐。
本发明实施例的另一目的在于提供一种所述的磺胺类药物废水降解方法在有机污染物治理中的应用。通过将待降解的有机污染物与所述的催化剂进行混合，然后加入过一硫酸盐，在自然曝气下催化剂能够高效催化过一硫酸盐进行降解，具有稳定、高效、低廉和无毒等优点，能够应用于难生物降解的有机污染物的降解。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种气凝胶材料，可以高效活化过硫酸盐进行降解磺胺类药物废水，使得气凝胶材料与过硫酸盐组成的氧化体系不仅能够有效降解磺胺类药物废水，而且经过简单的挤压即可实现回收再利用，避免了对环境的二次污染，具有稳定、高效低廉和无毒等优点，能够应用于难生物降解有机污染物的降解，解决了现有活化过硫酸盐氧化法采用粉末碳材料作为催化剂，存在无法实现催化剂的回收再利用的问题，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明实施例提供的气凝胶材料的X射线衍射图。
图2为本发明实施例提供的气凝胶材料的拉曼光谱图。
图3为本发明实施例提供的气凝胶材料的傅里叶变换红外光谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种气凝胶材料，具体的制备方法是：
将氧化石墨烯分散在30mL的去离子水中，得到浓度为4mg/mL的氧化石墨烯水分散液，然后加入0.12mL去离子水，搅拌分散均匀后转移至水热釜中，水热釜移至烘箱在200℃下保持3h，然后冷却至室温，得水凝胶，经透析处理后冷冻干燥，即得气凝胶材料；所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶置于冷冻干燥机的冷阱内，在-50℃预冻3h，然后置于冷冻干燥机上方托盘，在3Pa下冷冻干燥24h，可以保持水凝胶原本的孔隙结构。
在本实施例中，所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法是：冰水浴条件下，将4g石墨粉在磁力搅拌下缓慢加入到50mL硫酸水溶液中，所述硫酸水溶液的质量分数是98%，磁力搅拌20min后，缓慢加入9g的高锰酸钾，继续搅拌1h后，溶液呈墨绿色，然后缓慢升温到60℃，继续搅拌1h至微粘稠，然后升温至96℃，加入100mL去离子水，再继续搅拌50min，冷却至室温后，置于磁力搅拌器上搅拌，加入40mL双氧水，再加入300mL去离子水终止反应，再将终止反应后的混合物于4000r/min的条件下离心10min，用盐酸溶液酸洗5min，再于4000r/min的条件下离心10min，然后用乙醇溶液醇洗10min，再于4000r/min的条件下离心10min，收集土黄色的沉积物，在80℃下真空干燥12h，得到所述氧化石墨烯。
本实施例中，所述的气凝胶材料在磺胺类药物废水降解中的应用。
本实施例中，一种催化剂，部分或全部包含上述的气凝胶材料。
本实施例中，一种磺胺类药物废水降解方法，包括以下步骤：将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，然后加入过一硫酸盐进行曝气，即可。其中，所述磺胺类药物废水的浓度为15mg/L，所述将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，是将所述的催化剂置于适量的所述磺胺类药物废水中，以使所述磺胺类药物废水漫过所述的催化剂，然后放置40min即可。
实施例2
一种气凝胶材料，具体的制备方法是：
将氧化石墨烯分散在30mL的去离子水中，得到浓度为4mg/mL的氧化石墨烯水分散液，然后加入0.12mL的质量分数为10%的水合肼水溶液，搅拌分散均匀后转移至水热釜中，水热釜移至烘箱在200℃下保持3h，然后冷却至室温，得水凝胶，经透析处理后冷冻干燥，即得气凝胶材料；所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶置于冷冻干燥机的冷阱内，在-50℃预冻3h，然后置于冷冻干燥机上方托盘，在3Pa下冷冻干燥24h，可以保持水凝胶原本的孔隙结构。
在本实施例中，所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法是：冰水浴条件下，将4g石墨粉在磁力搅拌下缓慢加入到50mL硫酸水溶液中，所述硫酸水溶液的质量分数是98%，磁力搅拌20min后，缓慢加入9g的高锰酸钾，继续搅拌1h后，溶液呈墨绿色，然后缓慢升温到60℃，继续搅拌1h至微粘稠，然后升温至96℃，加入100mL去离子水，再继续搅拌50min，冷却至室温后，置于磁力搅拌器上搅拌，加入40mL双氧水，再加入300mL去离子水终止反应，再将终止反应后的混合物于4000r/min的条件下离心10min，用盐酸溶液酸洗5min，再于4000r/min的条件下离心10min，然后用乙醇溶液醇洗10min，再于4000r/min的条件下离心10min，收集土黄色的沉积物，在80℃下真空干燥12h，得到所述氧化石墨烯。
本实施例中，所述的气凝胶材料在磺胺类药物废水降解中的应用。
本实施例中，一种催化剂，部分或全部包含上述的气凝胶材料。
本实施例中，一种磺胺类药物废水降解方法，包括以下步骤：将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，然后加入过一硫酸盐进行曝气，即可。其中，所述磺胺类药物废水的浓度为15mg/L，所述将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，是将所述的催化剂置于适量的所述磺胺类药物废水中，以使所述磺胺类药物废水漫过所述的催化剂，然后放置40min即可。
实施例3
一种气凝胶材料，具体的制备方法是：
将氧化石墨烯分散在30mL的去离子水中，得到浓度为4mg/mL的氧化石墨烯水分散液，然后加入0.12mL的质量分数为20%的水合肼水溶液，搅拌分散均匀后转移至水热釜中，水热釜移至烘箱在200℃下保持3h，然后冷却至室温，得水凝胶，经透析处理后冷冻干燥，即得气凝胶材料；所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶置于冷冻干燥机的冷阱内，在-50℃预冻3h，然后置于冷冻干燥机上方托盘，在3Pa下冷冻干燥24h，可以保持水凝胶原本的孔隙结构。
在本实施例中，所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法是：冰水浴条件下，将4g石墨粉在磁力搅拌下缓慢加入到50mL硫酸水溶液中，所述硫酸水溶液的质量分数是98%，磁力搅拌20min后，缓慢加入9g的高锰酸钾，继续搅拌1h后，溶液呈墨绿色，然后缓慢升温到60℃，继续搅拌1h至微粘稠，然后升温至96℃，加入100mL去离子水，再继续搅拌50min，冷却至室温后，置于磁力搅拌器上搅拌，加入40mL双氧水，再加入300mL去离子水终止反应，再将终止反应后的混合物于4000r/min的条件下离心10min，用盐酸溶液酸洗5min，再于4000r/min的条件下离心10min，然后用乙醇溶液醇洗10min，再于4000r/min的条件下离心10min，收集土黄色的沉积物，在80℃下真空干燥12h，得到所述氧化石墨烯。
本实施例中，所述的气凝胶材料在磺胺类药物废水降解中的应用。
本实施例中，一种催化剂，部分或全部包含上述的气凝胶材料。
本实施例中，一种磺胺类药物废水降解方法，包括以下步骤：将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，然后加入过一硫酸盐进行曝气，即可。其中，所述磺胺类药物废水的浓度为15mg/L，所述将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，是将所述的催化剂置于适量的所述磺胺类药物废水中，以使所述磺胺类药物废水漫过所述的催化剂，然后放置40min即可。
实施例4
一种气凝胶材料，具体的制备方法是：
将氧化石墨烯分散在30mL的去离子水中，得到浓度为4mg/mL的氧化石墨烯水分散液，然后加入0.12mL的质量分数为30%的水合肼水溶液，搅拌分散均匀后转移至水热釜中，水热釜移至烘箱在200℃下保持3h，然后冷却至室温，得水凝胶，经透析处理后冷冻干燥，即得气凝胶材料；所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶置于冷冻干燥机的冷阱内，在-50℃预冻3h，然后置于冷冻干燥机上方托盘，在3Pa下冷冻干燥24h，可以保持水凝胶原本的孔隙结构。
在本实施例中，所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法是：冰水浴条件下，将4g石墨粉在磁力搅拌下缓慢加入到50mL硫酸水溶液中，所述硫酸水溶液的质量分数是98%，磁力搅拌20min后，缓慢加入9g的高锰酸钾，继续搅拌1h后，溶液呈墨绿色，然后缓慢升温到60℃，继续搅拌1h至微粘稠，然后升温至96℃，加入100mL去离子水，再继续搅拌50min，冷却至室温后，置于磁力搅拌器上搅拌，加入40mL双氧水，再加入300mL去离子水终止反应，再将终止反应后的混合物于4000r/min的条件下离心10min，用盐酸溶液酸洗5min，再于4000r/min的条件下离心10min，然后用乙醇溶液醇洗10min，再于4000r/min的条件下离心10min，收集土黄色的沉积物，在80℃下真空干燥12h，得到所述氧化石墨烯。
本实施例中，所述的气凝胶材料在磺胺类药物废水降解中的应用。
本实施例中，一种催化剂，部分或全部包含上述的气凝胶材料。
本实施例中，一种磺胺类药物废水降解方法，包括以下步骤：将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，然后加入过一硫酸盐进行曝气，即可。其中，所述磺胺类药物废水的浓度为15mg/L，所述将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，是将所述的催化剂置于适量的所述磺胺类药物废水中，以使所述磺胺类药物废水漫过所述的催化剂，然后放置40min即可。
实施例5
一种气凝胶材料，具体的制备方法是：
将氧化石墨烯分散在30mL的去离子水中，得到浓度为4mg/mL的氧化石墨烯水分散液，然后加入0.12mL的质量分数为40%的水合肼水溶液，搅拌分散均匀后转移至水热釜中，水热釜移至烘箱在200℃下保持3h，然后冷却至室温，得水凝胶，经透析处理后冷冻干燥，即得气凝胶材料；所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶置于冷冻干燥机的冷阱内，在-50℃预冻3h，然后置于冷冻干燥机上方托盘，在3Pa下冷冻干燥24h，可以保持水凝胶原本的孔隙结构。
在本实施例中，所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法是：冰水浴条件下，将4g石墨粉在磁力搅拌下缓慢加入到50mL硫酸水溶液中，所述硫酸水溶液的质量分数是98%，磁力搅拌20min后，缓慢加入9g的高锰酸钾，继续搅拌1h后，溶液呈墨绿色，然后缓慢升温到60℃，继续搅拌1h至微粘稠，然后升温至96℃，加入100mL去离子水，再继续搅拌50min，冷却至室温后，置于磁力搅拌器上搅拌，加入40mL双氧水，再加入300mL去离子水终止反应，再将终止反应后的混合物于4000r/min的条件下离心10min，用盐酸溶液酸洗5min，再于4000r/min的条件下离心10min，然后用乙醇溶液醇洗10min，再于4000r/min的条件下离心10min，收集土黄色的沉积物，在80℃下真空干燥12h，得到所述氧化石墨烯。
本实施例中，所述的气凝胶材料在磺胺类药物废水降解中的应用。
本实施例中，一种催化剂，部分或全部包含上述的气凝胶材料。
本实施例中，一种磺胺类药物废水降解方法，包括以下步骤：将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，然后加入过一硫酸盐进行曝气，即可。其中，所述磺胺类药物废水的浓度为15mg/L，所述将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，是将所述的催化剂置于适量的所述磺胺类药物废水中，以使所述磺胺类药物废水漫过所述的催化剂，然后放置40min即可。
实施例6
一种气凝胶材料，具体的制备方法是：
将氧化石墨烯分散在30mL的去离子水中，得到浓度为4mg/mL的氧化石墨烯水分散液，然后加入0.12mL的质量分数为50%的水合肼水溶液，搅拌分散均匀后转移至水热釜中，水热釜移至烘箱在200℃下保持3h，然后冷却至室温，得水凝胶，经透析处理后冷冻干燥，即得气凝胶材料；所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶置于冷冻干燥机的冷阱内，在-50℃预冻3h，然后置于冷冻干燥机上方托盘，在3Pa下冷冻干燥24h，可以保持水凝胶原本的孔隙结构。
在本实施例中，所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法是：冰水浴条件下，将4g石墨粉在磁力搅拌下缓慢加入到50mL硫酸水溶液中，所述硫酸水溶液的质量分数是98%，磁力搅拌20min后，缓慢加入9g的高锰酸钾，继续搅拌1h后，溶液呈墨绿色，然后缓慢升温到60℃，继续搅拌1h至微粘稠，然后升温至96℃，加入100mL去离子水，再继续搅拌50min，冷却至室温后，置于磁力搅拌器上搅拌，加入40mL双氧水，再加入300mL去离子水终止反应，再将终止反应后的混合物于4000r/min的条件下离心10min，用盐酸溶液酸洗5min，再于4000r/min的条件下离心10min，然后用乙醇溶液醇洗10min，再于4000r/min的条件下离心10min，收集土黄色的沉积物，在80℃下真空干燥12h，得到所述氧化石墨烯。
本实施例中，所述的气凝胶材料在磺胺类药物废水降解中的应用。
本实施例中，一种催化剂，部分或全部包含上述的气凝胶材料。
本实施例中，一种磺胺类药物废水降解方法，包括以下步骤：将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，然后加入过一硫酸盐进行曝气，即可。其中，所述磺胺类药物废水的浓度为15mg/L，所述将待降解的磺胺类药物废水与所述的催化剂进行混合，是将所述的催化剂置于适量的所述磺胺类药物废水中，以使所述磺胺类药物废水漫过所述的催化剂，然后放置40min即可。
实施例7
一种气凝胶材料，包括以下按照重量份的原料：氧化石墨烯水分散液29g、水合肼水溶液0.10g，其中，所述水合肼水溶液的质量分数为50%，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为3mg/mL。
其中，所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯包括以下的原料：石墨粉3g、硫酸水溶液45g、高锰酸钾8g、双氧水38g、去离子水350g，其中，所述硫酸水溶液的质量分数是98%。所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法为：按照比例称取石墨粉并缓慢加入至硫酸水溶液进行混合，再缓慢加入高锰酸钾在58℃下进行搅拌，然后升温至95℃并加入四分之一所述去离子水总量的去离子水进行混合，再继续搅拌50min，降至室温后置于磁力搅拌器上进行搅拌，加入双氧水进行氧化反应，然后加入剩余的去离子水终止反应，再依次进行离心、清洗、干燥，即可。
一种气凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
按照比例称取氧化石墨烯水分散液与水合肼水溶液进行混合，在190℃下保持2h，冷却至室温，得水凝胶；
将所述水凝胶进行透析，得透析后的水凝胶；
将所述透析后的水凝胶进行冷冻干燥，即可。其中，所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶置于冷冻干燥机的冷阱内，在-50℃预冻3h，然后置于冷冻干燥机上方托盘，在3Pa下冷冻干燥24h。
实施例8
一种气凝胶材料，包括以下按照重量份的原料：氧化石墨烯水分散液31g、水合肼水溶液0.15g，其中，所述水合肼水溶液的质量分数为50%，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为5mg/mL。
其中，所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯包括以下的原料：石墨粉5g、硫酸水溶液55g、高锰酸钾10g、双氧水42g、去离子水450g，其中，所述硫酸水溶液的质量分数是98%。所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法为：按照比例称取石墨粉并缓慢加入至硫酸水溶液进行混合，再缓慢加入高锰酸钾在62℃下进行搅拌，然后升温至97℃并加入四分之一所述去离子水总量的去离子水进行混合，再继续搅拌50min，降至室温后置于磁力搅拌器上进行搅拌，加入双氧水进行氧化反应，然后加入剩余的去离子水终止反应，再依次进行离心、清洗、干燥，即可。
一种气凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
按照比例称取氧化石墨烯水分散液与水合肼水溶液进行混合，在210℃下保持4h，冷却至室温，得水凝胶；
将所述水凝胶进行透析，得透析后的水凝胶；
将所述透析后的水凝胶进行冷冻干燥，即可。其中，所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶置于冷冻干燥机的冷阱内，在-50℃预冻3h，然后置于冷冻干燥机上方托盘，在3Pa下冷冻干燥24h。
实施例9
将实施例1与实施例5制备的气凝胶材料进行X射线衍射、拉曼光谱以及红外光谱表征，具体的表征方法是现有技术中的表征方法，具体结果如图1-3所示，其中，图1是实施例1与实施例5制备的气凝胶材料的X射线衍射图，图2是实施例1与实施例5制备的气凝胶材料的拉曼光谱图，图3是实施例1与实施例5制备的气凝胶材料的傅里叶变换红外光谱图。其中，实施例1制备的气凝胶材料记作空白石墨烯凝胶，实施例5制备的气凝胶材料记作40%水合肼还原的石墨烯凝胶，从图1-3可以看出，经过40%水合肼还原制备的气凝胶材料的孔结构、缺陷位点和官能团（尤其是羰基）发生变化，进而有利于提高气凝胶材料的催化活性。
实施例10
将实施例1-6制备的气凝胶材料进行性能检测，具体的方法是将气凝胶材料在室温条件下吸附15mg/L的磺胺间甲氧基嘧啶废水40min，加入与所述气凝胶材料等重量的过硫酸氢钾，检测120min后对磺胺间甲氧基嘧啶废水的降解率。具体的检测结果如表1所示。
表1 检测结果表
| 组别 | 降解率 |
| 实施例1 | 20.35％ |
| 实施例2 | 38.84％ |
| 实施例3 | 41.5％ |
| 实施例4 | 75.58％ |
| 实施例5 | 94.19％ |
| 实施例6 | 86.37％ |
从表1中可以看出，本发明通过氧化石墨烯水分散液和水合肼水溶液相同配合，能够有效提高气凝胶材料对磺胺间甲氧基嘧啶废水的降解率，其中，经过质量分数为40%的水合肼水溶液的处理，制备得到的气凝胶材料对15mg/L的磺胺间甲氧基嘧啶废水的降解率为94.19％。而且，实施例1-6制备的气凝胶材料在催化降解过程中受水流冲击后形态不会有变化，机械稳定性较好，且可以通过挤压方式排除间隙水，便于循环利用。
本发明有益效果如下，本发明制备的气凝胶材料具有良好的催化性能，可以使过硫酸盐具有强化氧化能力与高降解效率，这是由于气凝胶材料内在的原子排布、孔结构、缺陷位点和官能团（尤其是羰基）发生变化，进而有利于提高气凝胶材料的催化活性；而且，由于采用简单方便的水热法制备出易于回收利用的气凝胶材料，能促成过硫酸盐在气凝胶材料表面氧化吸附的水直接产生OH自由基，共同参与降解有机污染物，在自然曝气下，气凝胶材料能够高效催化过硫酸盐降解浓度不小于15mg/L的磺胺间甲氧基嘧啶废水，具有稳定、高效低廉和无毒等优点，能够应用于难生物降解有机污染物的降解，同时能够在保证有效的比表面积和催化活性的基础上，易于回收利用，具有较广阔的市场应用前景。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种磺胺类药物废水降解方法，其特征在于，所述磺胺类药物废水降解方法包括以下步骤：将待降解的磺胺类药物废水与气凝胶材料所制得的催化剂进行混合，然后加入过一硫酸盐进行曝气，即可；
所述的气凝胶材料，包括以下按照重量份的原料：氧化石墨烯水分散液29-31份、水合肼水溶液0.10-0.15份，其中，所述水合肼水溶液的质量分数为0-50%，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为3-5mg/mL；所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯包括以下按照重量份的原料：石墨粉3-5份、硫酸水溶液45-55份、高锰酸钾8-10份、双氧水38-42份、去离子水350-450份，其中，所述硫酸水溶液的质量分数不小于70%；所述氧化石墨烯水分散液中的氧化石墨烯的制备方法为：按照比例称取石墨粉并加入至硫酸水溶液进行混合，再加入高锰酸钾在58-62℃下进行搅拌，然后升温至95-97℃并加入去离子水进行混合，降至室温后加入双氧水进行氧化反应，再依次进行离心、清洗、干燥，即可。
2.根据权利要求1所述的磺胺类药物废水降解方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量份称取氧化石墨烯水分散液与水合肼水溶液进行混合，在190-210℃下保持2-4h，冷却至室温，得水凝胶；
将所述水凝胶进行透析，得透析后的水凝胶；
将所述透析后的水凝胶进行冷冻干燥，即可。
3.根据权利要求2所述的磺胺类药物废水降解方法，其特征在于，所述透析是将所述水凝胶密封于透析袋中，然后置于去离子水中静置7-9h，取出，即可。
4.根据权利要求3所述的磺胺类药物废水降解方法，其特征在于，所述冷冻干燥是将所述透析后的水凝胶在-10℃～-50℃下冷冻，再在1.3Pa～13Pa下进行干燥，即可。
5.一种如权利要求1所述的磺胺类药物废水降解方法在有机污染物治理中的应用。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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