功能化石墨烯的制備及其對(duì)鎘離子的吸附性能研究.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，大量富含重金屬離子的廢水被排放到環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，危害人體健康。吸附法因?yàn)槠湫矢摺⒎磻?yīng)速率快、能耗低、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于重金屬廢水的處理。尋找吸附容量高、成本低、易分離和性質(zhì)穩(wěn)定的吸附劑成為了研究的重點(diǎn)。石墨烯材料自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，因?yàn)槠渚哂刑厥獾慕Y(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，在吸附領(lǐng)域擁有很好的發(fā)展前景。
　　采用氧化石墨作為基底材料，對(duì)其進(jìn)行改性，合成得到具有更好性能的石墨烯類材料，

2、通過XRD、TEM、SEM、FTIR和Raman等表征手段，研究材料的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)情況。采用批量實(shí)驗(yàn)，研究改性的石墨烯類材料對(duì)水中鎘離子的吸附性能，并對(duì)其動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)行為進(jìn)行探討。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用改性的Hummers方法合成氧化石墨，將其在強(qiáng)堿溶液中超聲分散并進(jìn)行水熱反應(yīng)，通過多種表征手段證實(shí)成功制備羥基化石墨烯。吸附數(shù)據(jù)采用偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合，說明羥基化石墨烯對(duì)鎘離子的吸附是化學(xué)吸

3、附。Langmuir吸附等溫線模型能夠很好地描述吸附結(jié)果，表明吸附反應(yīng)為單層吸附，對(duì)鎘離子的吸附容量達(dá)到了156.25 mg/g。吸附過程是自發(fā)的吸熱反應(yīng)。
　　(2)利用合成的氧化石墨進(jìn)行巰基化改性，對(duì)比改性前后材料的XRD、TEM、FTIR和Raman的表征結(jié)果，證明成功在氧化石墨烯表面枝接了巰基。批量實(shí)驗(yàn)得到的吸附結(jié)果能夠采用偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行描述，證明吸附劑的吸附過程與溶液中的質(zhì)量轉(zhuǎn)移無關(guān)。Langmuir吸附等溫線模型

4、對(duì)吸附數(shù)據(jù)擬合的效果最好，單層吸附容量為161.29mg/g。吸附過程能夠自發(fā)進(jìn)行，并且是吸熱反應(yīng)。
　　(3)制備氧化石墨作為前驅(qū)體，將四氧化三鐵納米粒子錨固在基底上，使用巰丙基三乙氧基硅烷對(duì)合成的還原性氧化石墨烯基四氧化二鐵進(jìn)行改性，利用TEM、SEM、FTIR和Raman表征材料的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和官能團(tuán)特征。改性四氧化三鐵/還原性氧化石墨烯對(duì)鎘離子的吸附符合偽二階動(dòng)力學(xué)模型，說明吸附過程屬于化學(xué)吸附。吸附結(jié)果能夠采用Langmu