石墨烯納米材料的制備表征及其在水處理中的研究與應(yīng)用.pdf

1、石墨烯(GN)是由sp2雜化的單層碳原子組成的六角形蜂窩狀結(jié)構(gòu)。氧化石墨烯(GO)是GN的高度氧化形式，其片層和邊緣上含有大量羥基、羧基、環(huán)氧基等基團。氧化石墨烯多孔海綿(GS)是由GO溶液經(jīng)固化定型而制成的多孔海綿狀新型吸附材料，以其超高的比表面積和較強的靜電相互作用、氫鍵作用廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染物的去除。石墨烯及其衍生物由于具有較高的親水性和化學反應(yīng)活性，因此在水處理、納濾膜制備、吸附等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本研究以石墨

2、為原料，通過改進的Hummers法制備GO，并通過FTIR，XRD，拉曼光譜，XPS，AFM進行表征。以GO納米溶液為原料，采用真空冷凍干燥法制備GS，并通過SEM和比表面積測量及孔徑分布表征其孔結(jié)構(gòu)。對GO進行吸附性能的應(yīng)用研究，對比分析GO片層和GS對2，4，6-三氯苯酚(TCP)的吸附能力，并研究pH的影響以及吸附動力學和吸附熱力學機理。結(jié)果表明，GS具有超高比表面積，能有效吸附水中污染物。GO片層和GS對TCP的最佳吸附pH均為

3、2.0～6.0，吸附等溫線和吸附動力學曲線均呈非線性變化，是通過氫鍵作用形成均一的單層化學吸附。
　　以GO納米分散液為表面功能化溶液，OCMC為膜表面活性功能層材料，通過表面功能化的方法制備GO-OCMC NF膜并通過FTIR和XPS表征。對GO-OCMC NF膜進行特性分析，采用SEM和AFM表征膜表面形態(tài)結(jié)構(gòu)，并對其分離性能進行研究分析，結(jié)果表明，隨著GO溶液濃度的升高，NF膜通量和截留率均上升;隨著操作壓力的上升，NF膜的

4、通量和截留率均提高。本研究制備的GO-OCMC NF膜對二價鹽離子具有較高的脫除率，當GO納米片層的濃度為100mg/L時，在1.5MPa壓力下，GO-OCMC/PSf膜對NaCl和Na2SO4的截留率達到最大值分別為69.10％和93.74％，其通量分別為24.12和24.07 L·m-2·h-1。對GO-OCMC NF膜進行Zeta電位測定儀和靜態(tài)接觸角測量儀表征分析，結(jié)果表明，經(jīng)表面功能化處理后的膜表面荷負電性明顯增強且具有較高的