納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料的製備方法及應用與流程
2023-05-19 23:58:56
本發明屬於環境功能納米材料製備工藝領域，具體涉及納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料的製備方法，及該複合材料應用於處理含抗生素、農藥、染料和硝酸鹽的廢水。
背景技術：
納米零價鐵作為一種高效還原劑已經成為最具有前景的汙染土壤和水體修復技術；然而由於納米零價鐵比表面積大、反應活性高和固有的磁性，使其在環境修復應用中常常發生嚴重的團聚和和表面氧化。另一方面，雖然納米零價鐵能夠通過還原作用降解水中多種有機汙染物，但是在此過程中toc的去除率非常低，即生成許多頑固性還原產物難以被徹底礦化。此外，納米零價鐵傳統的製備方法工藝較為繁雜，耗能高，成本高，使用有毒有害化學藥品作為還原劑，汙染環境。二氧化鈦作為一種高效、穩定、廉價的環保型光催化材料已經被廣泛研究，但是二氧化鈦基光催化劑存在一些嚴重缺陷，例如光生電子和空穴容易快速複合以及量子效率低等問題，因此必須採取有效方法提高二氧化鈦的光催化效率，其中改變催化劑材料形貌和結構使其具有獨特性質已經被證明是一種有效的途徑。然而改性催化劑還是難以滿足實際應用的要求，因為粉末狀催化劑容易隨水體遷移、難以回收，從而造成二次汙染。
石墨烯是單層碳原子堆積成的二維片層結構碳質材料，具有優秀的光、電性能和獨特的結構，成為了物理、化學、材料科學和納米技術領域的研究熱點。雖然石墨烯可以作為一種有效的載體材料來提高光催化劑的活性，但石墨烯/無機半導體複合材料通常以粉體狀態存在，不易回收，殘留於生態環境中的石墨烯基材料具有一定的環境汙染風險，對人類健康造成潛在的威脅。此外，石墨烯基光催化材料的合成步驟通常複雜、繁瑣，並且需要大量的化學試劑，提高其製備成本，例如通過溶膠-凝膠法製備石墨烯/二氧化鈦（gr-tio2）複合材料，該方法是將鈦的前驅體與氧化石墨烯溶液混合，通過前驅體與溶劑產生水解反應，使tio2分布在氧化石墨烯表面形成凝膠，再通過熱處理得到gr-tio2複合材料。該過程需要冰醋酸、乙醯丙酮和異丙醇等有機試劑，易對環境造成汙染，並且需要經過混合攪拌、調節ph、真空乾燥以及研磨培燒等多個步驟。
考慮到上述石墨烯、納米零價鐵和二氧化鈦半導體材料的一些特點以及存在的缺陷，本發明設計一種由石墨烯、納米零價鐵和二氧化鈦納米線構成的三元磁性納米複合材料，使石墨烯、納米零價鐵和二氧化鈦在複合材料彌補各自不足產生協同促進效果，並將其用於協同降解多種有機汙染物。文獻檢索結果表明：石墨烯、納米零價鐵和二氧化鈦這三種材料相結合形成三元納米複合材料及其應用此前未有報導；枸杞、蔓越橘、黑米、紫薯、紫甘藍、藍莓、桑葚、山楂皮、火龍果果皮以及茄子皮提取液製備納米零價鐵此前尚未報導。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種水處理用的納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料的製備方法，該方法不但降低製備成本、簡化合成步驟、避免對環境產生汙染物，還可以有效提高納米零價鐵表面活性和穩定性、促進光生電子和空穴快速分離以提高二氧化鈦納米線的光催化效率，通過引入大表面積的石墨烯、納米鐵顆粒和納米線結構來提高所製備的催化劑的吸附能力以及解決納米材料難以回收和再生問題，為含各種難降解有機汙染物廢水的深度處理提供更好的技術支持。
本發明製備方法按如下步驟完成：
（1）將0.4~0.6g二氧化鈦和60~100mg氧化石墨烯加入到乙醇水溶液中，攪拌超聲分散得到懸浮液；
（2）將12~18g氫氧化鈉加入到步驟（1）二氧化鈦/氧化石墨烯懸浮液充分攪拌使其完全溶解，然後放入反應釜在150~200℃下反應12~48小時後，冷卻至室溫，過濾；
（3）濾餅先用去離子水洗至ph＝9.0，再用0.05~0.3m的鹽酸連續洗滌進行離子交換，最後用去離子水洗至中性，乾燥，得到二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料；
（4）將二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料加入到鐵鹽溶液中，攪拌30~180分鐘，超聲60~180分鐘，得到混合均勻的懸浮液；
（5）去離子水清洗枸杞、蔓越橘、黑米、紫薯、紫甘藍、藍莓、桑葚、山楂皮、火龍果果皮、茄子皮中的一種植物，乾燥、破碎、篩分至200~700μm，隨後將其與去離子水混合，加熱至沸騰提取，然後冷卻至室溫，過濾，得到提取液；
（6）將步驟（5）提取液與步驟（4）懸浮液混合，然後攪拌，直至溶液顏色完全變成黑色，過濾、乾燥，得到綠色合成的納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料。
所述步驟（1）乙醇水溶液是無水乙醇和水按體積比0.5:1~3:1的比例混合製得，使用量為30~40ml。
所述步驟（4）中二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料和鐵鹽的質量比為1:0.25~1:2，其中鐵鹽為七水合硫酸亞鐵、硝酸亞鐵或氯化亞鐵。
所述步驟（5）中植物與去離子水的料液比g:l為20~150:1，沸騰提取時間為60~120分鐘。
所述步驟（6）中提取液和懸浮液體積比為5:1~50:1。
所述步驟（5）中用0.22~0.45μm濾膜過濾。
本發明的另一目的是提供一種納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料，該複合材料由納米零價鐵顆粒、還原氧化石墨烯及二氧化鈦納米線組成。
本發明的另一目的是將納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料應用在含抗生素、農藥、染料或硝酸鹽廢水的淨化處理中。
所述納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料使用及再生方法如下：
（1）將納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料加入到含抗生素、農藥、染料或硝酸鹽廢水中，無光攪拌30分鐘取得吸附-解吸平衡同時進行還原反應對汙染物進行預處理，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，然後用磁鐵對複合材料顆粒進行磁性回收；
（2）回收的複合材料用去離子水清洗3次，高速離心後在真空乾燥箱中乾燥，然後將乾燥好的複合材料溶於50ml去離子水中攪拌1~2小時得到均勻分散的懸浮液，最後按製備方法中的步驟（5）和（6）進行再生反應，得到再生的複合材料用於下一輪對水中汙染物降解實驗。
上述廢水處理中複合材料投加量0.5~5mg/l，溶液的ph為5.5~7.5。
所述高速離心為在轉速為8000~10000rpm條件下離心15~30分鐘，磁性回收後的乾燥過程為複合材料在40℃~55℃乾燥25~40分鐘。
使用該納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料分別對含甲硝唑、亞甲基藍、孔雀綠、阿特拉津和硝酸鹽的模擬廢水進行修復，測試結果表明所製備的新型複合納米材料對上述汙染物質的去除效率均高於90%、toc去除效率在85%以上，且該納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料在5次循環降解實驗的降解效率和toc去除效率都在80%以上，說明了上述複合材料對不同的汙染廢水具有極高的修復能力和穩定性。
本發明的有益效果如下：
（1）本發明所述的納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料，其製備過程簡單、綠色環保、陳本低廉、可行性高，降低製備過程對環境的汙染物；
（2）本發明提供的方法可有效解決納米零價顆粒容易氧化和團聚的問題，提高了其表面活性、分散性和穩定性；
（3）本發明提供的方法克服了二氧化鈦光催化劑的光生電子和空穴易複合和光催化效率低的問題；
（4）石墨烯在該複合材料中不僅能在無光條件下與納米零價鐵顆粒形成無數微電池提高納米零價鐵的活性，還可以在光催化反應中促進光生載流子轉移與分離提高光催化效率；
（5）在光催化反應過程中納米零價鐵和二氧化鈦可以利用水和溶解氧構成光芬頓體系進一步提高汙染物的降解效率；
（6）石墨烯、納米鐵顆粒和納米線結構可以極大提高所製備的複合材料的吸附能力，並且二氧化鈦納米管相比二氧化鈦顆粒具有更多的活性位點以及能與石墨烯結合更牢固不易聚集；
（7）所製備的複合材料有良好的磁性可以解決納米材料難以回收問題；
（8）通過複合材料中納米零價鐵的還原反應可以有效利用無光時期對汙染進行預處理，並且生成的鐵離子對隨後的光催化反應有促進作用。
附圖說明
圖1為本發明所製備的納米材料的透射電鏡（tem）比較示意圖；其中（a）為二氧化鈦納米線；（b）為二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料；（c）為納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料；
圖2為本發明所製備的納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料的eds圖譜；
圖3為本發明所制二氧化鈦納米線/石墨烯（a）、納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料（b）的x射線衍射（xrd）比較示意圖；
圖4為本發明所製備的二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料的拉曼光譜比較示意圖。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例對本發明做進一步說明，但本發明所述的保護範圍不限於所示內容。
實施例1：本納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料的製備及其去除水中甲硝唑，具體內容如下：
（1）將0.4g二氧化鈦和60mg氧化石墨烯加入到30ml無水乙醇/水混合溶液中（乙醇和水體積比為0.5:1），攪拌超聲分散得到懸浮液；
（2）將12g氫氧化鈉顆粒加入到上述二氧化鈦/氧化石墨烯懸浮液充分攪拌使其完全溶解，然後放入反應釜在150℃下反應40小時，冷卻至室溫，過濾；
（3）濾餅先用去離子水洗至ph＝9.0，再用0.05m的鹽酸連續洗滌進行離子交換，最後用去離子水洗至中性，乾燥，得到二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料；
（4）取1g二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料和0.25g七水合硫酸亞鐵加入到100ml去離子水中攪拌180分鐘、超聲60分鐘，得到混合均勻的懸浮液；
（5）用去離子水清洗火龍果果皮，乾燥、破碎、篩分至700μm，隨後將其與去離子水混合，加熱至100℃沸騰，持續120分鐘後冷卻至室溫，用0.45μm濾膜過濾，得到提取液其中火龍果果皮與去離子水的料液比g:l為150:1；
（6）將步驟（5）提取液與步驟（4）懸浮液以體積比50:1比例混合，持續攪拌60分鐘使還原反應更加徹底，直至溶液顏色完全變成黑色，然後進行過濾、乾燥，得到綠色合成的納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料。
（7）對本實施例製備的納米材料進tem、eds、xrd和拉曼光譜分析，從tem表徵圖1可以看出，二氧化鈦納米線長度從幾百納米到幾微米不等。通過對比未負載納米零價鐵的二氧化鈦納米線/石墨烯樣品的表徵圖可以清楚的看到黑色顆粒均勻的分散在石墨烯基板上和二氧化鈦納米線之間，再根據所合成納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料的eds分析結果可以得出納米零價鐵和二氧化鈦納米線已經成功負載到石墨烯的表面上（圖2）；xrd分析結果表明所合成的三元複合材料具有典型的銳鈦型二氧化鈦特徵峰（a(101)，a(103)，a(004)，a(112)，a(200)，a(105)，a(211)，a(220)和a(204)），但無法從中看到碳物質的衍射峰，而納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯的xrd圖中的寬峰代表有機物質（圖3）；位於拉曼光譜中153，397，510和634cm−1的特徵信號可以很好的匹配eg(1)，b1g(1)，a1g+b1g(2)和eg(2)銳鈦型二氧化鈦拉曼激活模式（圖4）；另外在1347cm−1（石墨烯的結構缺陷）和1593cm−1（sp2碳原子的面內振動）的特徵峰以及位於2770cm−1的特徵峰都可以證明複合材料中存在石墨烯。
（8）將納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料加入50ml濃度為45mg/l的甲硝唑溶液中，無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，複合材料投加量為0.5g/l，反應液初始ph為5.5，反應結束後甲硝唑的去除效率達97.3%。
採用商用二氧化鈦p25（0.5g/l）、納米零價鐵（0.5g/l）和石墨烯（0.5g/l）來去除甲硝唑（45mg/l），無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，反應液初始ph為5.5，反應結束後甲硝唑的去除效率達21.5%、45.8%和12.4%。
（9）用磁鐵對複合材料顆粒進行磁性回收，然後用去離子水清洗3次，在轉速為8000rpm條件下離心15分鐘後在真空乾燥箱中40℃乾燥30分鐘，然後將乾燥好的複合材料溶於50ml去離子水中攪拌1小時得到均勻分散的懸浮液，按照上述步驟（5）和（6）進行再生反應，得到再生的複合材料按照步驟（8）對水中汙染物進行降解，第五次再生後的複合材料對甲硝唑溶液的降解效率仍然達到90.5%。
實施例2：本納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料的製備及其去除水中亞甲基藍，具體內容如下：
（1）將0.6g二氧化鈦和100mg氧化石墨烯加入到40ml無水乙醇/水混合溶液中（乙醇和水體積比為3:1），攪拌超聲分散得到懸浮液；
（2）將18g氫氧化鈉顆粒加入到上述二氧化鈦/氧化石墨烯懸浮液充分攪拌使其完全溶解，然後放入反應釜在200℃下反應12小時，冷卻至室溫，過濾；
（3）濾餅先用去離子水洗至ph＝9.0，再用0.30m的鹽酸連續洗滌進行離子交換，最後用去離子水洗至中性，乾燥，得到二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料；
（4）取1g二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料和2g硝酸亞鐵加入到100ml去離子水中攪拌120分鐘、超聲120分鐘，得到混合均勻的懸浮液；
（5）去離子水清洗茄子皮，乾燥、破碎、篩分至500μm，隨後將其與去離子水混合，加熱至95℃沸騰，持續100分鐘後冷卻至室溫，用0.22μm濾膜過濾，得到提取液，其中火龍果果皮與去離子水的料液比g:l為130:1；
（6）將步驟（5）提取液與步驟（4）懸浮液以體積比35:1的比例混合，持續攪拌40分鐘使還原反應更加徹底，直至溶液顏色完全變成黑色，然後進行過濾、乾燥，得到綠色合成的納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料。
（7）將納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料加入50ml濃度為105mg/l的亞甲基藍溶液中，無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，複合材料投加量為5g/l，反應液初始ph為7.5，反應結束後亞甲基藍的去除效率達98.5%。
採用商用二氧化鈦p25（5g/l）、納米零價鐵（5g/l）和石墨烯（5g/l）來去除亞甲基藍（105mg/l），無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，反應液初始ph為7.5，反應結束後亞甲基藍的去除效率達24.6%、50.5%和13.8%。
（8）用磁鐵對複合材料顆粒進行磁性回收，然後用去離子水清洗3次，在轉速為10000rpm條件下離心30分鐘後在真空乾燥箱中55℃乾燥40分鐘，然後將乾燥好的複合材料溶於50ml去離子水中攪拌2小時得到均勻分散的懸浮液，按照步驟（5）和（6）進行再生反應，得到再生的複合材料按照步驟（7）對水中目標汙染物進行降解，第五次再生後的材料對亞甲基藍溶液的降解效率仍然達到93.8%。
實施例3：本納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料的製備及其去除水中孔雀綠，具體內容如下：
（1）將0.45g二氧化鈦和70mg氧化石墨烯加入到35ml無水乙醇/水混合溶液中（乙醇和水體積比為1:1），攪拌超聲分散得到懸浮液；
（2）將14g氫氧化鈉顆粒加入到上述二氧化鈦/氧化石墨烯懸浮液充分攪拌使其完全溶解，然後放入反應釜在160℃下反應24小時，冷卻至室溫，過濾；
（3）濾餅先用去離子水洗至ph＝9.0，再用0.10m的鹽酸連續洗滌進行離子交換，最後用去離子水洗至中性，乾燥，得到二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料；
（4）取1g二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料和0.50g氯化亞鐵加入到100ml去離子水中攪拌100分鐘、超聲180分鐘，得到混合均勻的懸浮液；
（5）去離子水清洗蔓越橘或枸杞，乾燥、破碎、篩分至300μm，隨後將其與去離子水混合，加熱至90℃，持續80分鐘後冷卻至室溫，用0.45μm濾膜過濾，得到提取液，其中火龍果果皮與去離子水的料液比g:l為100:1；
（6）將步驟（5）提取液與步驟（4）懸浮液以體積比25:1比例混合，持續攪拌30分鐘使還原反應更加徹底，直至溶液顏色完全變成黑色，然後進行過濾、乾燥，得到綠色合成的納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料。
（7）將納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料加入50ml濃度為65mg/l的孔雀綠溶液中，無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，複合材料投加量為2g/l，反應液初始ph為7.0，反應結束後孔雀綠的去除效率達95.8%。
採用商用二氧化鈦p25（2g/l）、納米零價鐵（2g/l）和石墨烯（2g/l）來去除孔雀綠（65mg/l），無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，反應液初始ph為7.0，反應結束後孔雀綠的去除效率達20.3%、46.2%和13.1%。
（8）用磁鐵對複合材料顆粒進行磁性回收，然後用去離子水清洗3次，在轉速為9000rpm條件下離心20分鐘後在真空乾燥箱中45℃乾燥30分鐘，然後將乾燥好的複合材料溶於50ml去離子水中攪拌1小時得到均勻分散的懸浮液，按照步驟（5）和（6）進行再生反應，得到再生的複合材料按照步驟（7）對水中汙染物進行降解，第五次再生後的材料對孔雀綠溶液的降解效率仍然達到89.2%。
實施例4：納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料的製備及其去除水中阿特拉津，具體內容如下：
（1）將0.5g二氧化鈦和80mg氧化石墨烯加入到40ml無水乙醇/水混合溶液中（乙醇和水體積比為1.5:1），攪拌超聲分散得到懸浮液；
（2）將16g氫氧化鈉顆粒加入到上述二氧化鈦/氧化石墨烯懸浮液充分攪拌使其完全溶解，然後放入反應釜在170℃下反應36小時，冷卻至室溫，過濾；
（3）濾餅先用去離子水洗至ph＝9.0，再用0.15m的鹽酸連續洗滌進行離子交換，最後用去離子水洗至中性，乾燥，得到二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料；
（4）取1g二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料和1g七水合硫酸亞鐵加入到100ml去離子水中攪拌80分鐘、超聲100分鐘，得到混合均勻的懸浮液；
（5）去離子水清洗黑米，乾燥、破碎、篩分至200μm，隨後將其與去離子水混合，加熱至96℃至沸騰，持續60分鐘後冷卻至室溫，用0.4μm濾膜過濾，得到提取液，其中火龍果果皮與去離子水的料液比g:l為80:1；
（6）將步驟（5）提取液與步驟（4）懸浮液以體積比15:1比例混合，持續攪拌45分鐘使還原反應更加徹底，直至溶液顏色完全變成黑色，然後進行過濾、乾燥，得到綠色合成的納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料。
（7）將納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料加入50ml濃度為85mg/l的阿特拉津溶液中，無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，複合材料投加量為3g/l，反應液初始ph為6.5，反應結束後阿特拉津的去除效率達94.6%。
採用商用二氧化鈦p25（3g/l）、納米零價鐵（3g/l）和石墨烯（3g/l）來去除阿特拉津（85mg/l），無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，反應液初始ph為6.5，反應結束後阿特拉津的去除效率達16.4%、39.7%和11.6%。
（8）用磁鐵對複合材料顆粒進行磁性回收，然後用去離子水清洗3次，在轉速為8500rpm條件下離心25分鐘後在真空乾燥箱中50乾燥35分鐘，然後將乾燥好的複合材料溶於50ml去離子水中攪拌1小時得到均勻分散的懸浮液，按照步驟（5）和（6）進行再生反應，得到再生的複合材料按照步驟（7）對水中汙染物進行降解，第五次再生後的材料對阿特拉津溶液的降解效率仍然達到86.4%。
實施例5：納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯磁性複合材料的製備及其去除水中硝酸鈉，具體內容如下：
（1）將0.55g二氧化鈦和90mg氧化石墨烯加入到30ml無水乙醇/水混合溶液中（乙醇和水體積比為2.5:1），攪拌超聲分散得到懸浮液；
（2）將17g氫氧化鈉顆粒加入到上述二氧化鈦/氧化石墨烯懸浮液充分攪拌使其完全溶解，然後放入反應釜在180℃下反應48小時，冷卻至室溫，過濾；
（3）濾餅先用去離子水洗至ph＝9.0，再用0.25m的鹽酸連續洗滌進行離子交換，最後用去離子水洗至中性，乾燥，得到二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料；
（4）取1g二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料和1.5g七水合硫酸亞鐵加入到100ml去離子水中攪拌30分鐘、超聲150分鐘，得到混合均勻的懸浮液；
（5）去離子水清洗桑葚，乾燥、破碎、篩分至600μm，隨後將其與去離子水混合，加熱至98℃至沸騰，持續60分鐘後冷卻至室溫，用0.22μm濾膜過濾，得到提取液，其中火龍果果皮與去離子水的料液比g:l為20:1；
（6）將步驟（5）提取液與步驟（4）懸浮液以體積比5:1比例混合，持續攪拌50分鐘使還原反應更加徹底，直至溶液顏色完全變成黑色，然後進行過濾、乾燥，得到綠色合成的納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料。
（7）將納米零價鐵/二氧化鈦納米線/石墨烯複合材料加入50ml濃度為65mg/l的硝酸鈉溶液中，無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，複合材料投加量為4g/l，反應液初始ph為7.0，反應結束後硝酸鈉的去除效率達97.7%。
採用商用二氧化鈦p25（4g/l）、納米零價鐵（4g/l）和石墨烯（4g/l）來去除硝酸鹽（65mg/l），無光攪拌30分鐘，再用紫外燈光照50分鐘進行光催化反應，反應液初始ph為7.0，反應結束後硝酸鈉的去除效率達23.2%、46.8%和14.3%。
（8）用磁鐵對複合材料顆粒進行磁性回收，然後用去離子水清洗3次，在轉速為9500rpm條件下離心30鍾後在真空乾燥箱中40℃乾燥30分鐘，然後將乾燥好的複合材料溶於50ml去離子水中攪拌1小時得到均勻分散的懸浮液，按照步驟（5）和（6）進行再生反應，得到再生的複合材料按照步驟（7）對硝酸鈉溶液進行降解，第五次再生後的材料對硝酸鈉降解效率仍然達到89.5%。