石墨烯基復(fù)合材料的制備及其對(duì)重金屬離子的吸附研究.pdf

1、自2004年Geim等人發(fā)現(xiàn)石墨烯以來(lái)，這種新型碳材料已經(jīng)成為新材料和凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。氧化石墨烯表面擁有著大量的羧基，羥基和環(huán)氧基官能團(tuán)，對(duì)其表面進(jìn)行修飾較為容易，開(kāi)展石墨烯基復(fù)合材料的應(yīng)用研究受到越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。針對(duì)日益嚴(yán)重的重金屬污染問(wèn)題，本文制備了以下幾種吸附材料，并對(duì)其吸附機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　本文采用乙二胺（EDA）對(duì)氧化石墨烯（GO）進(jìn)行還原，制備得到乙二胺修飾的氧化石墨烯（GO/EDA），并通過(guò)

2、紅外，熱重，拉曼和掃描電鏡等對(duì)樣品進(jìn)行表征。以GO/EDA為吸附劑，研究了pH、時(shí)間、濃度等因素對(duì)Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的吸附性能的影響，并研究了GO/EDA吸附重金屬離子的吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線。研究結(jié)果表明GO/EDA對(duì)重金屬離子的吸附符合Lagergren準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程所描述的規(guī)律，主要為化學(xué)吸附。與Freundlich等溫模型相比，Langmuir等溫模型能夠更好的表述GO/EDA對(duì)重金屬離子的吸附行為

3、。GO/EDA對(duì)Pb(Ⅱ)的最大吸附量達(dá)到413.22 mg/g，比對(duì)Cd(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)或Mn(Ⅱ)的吸附量都高。再生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明GO/EDA對(duì)Pb(Ⅱ)的再生能力強(qiáng)，可以重復(fù)使用。
　　同時(shí)，以GO/EDA為吸附劑，在動(dòng)態(tài)條件下研究了溶液流速、吸附床高度以及初始濃度對(duì)GO/EDA吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的性能影響，并采用Bed-Depth-Services Time（BDST）模型對(duì)吸附床高度與穿透時(shí)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合及

4、分析。結(jié)果表明隨著Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)初始濃度和流速的增加，穿透時(shí)間縮短，去除率減?。欢S著吸附床高度的增加，穿透時(shí)間延長(zhǎng)，去除率提高了。BDST模型對(duì)吸附床高度與穿透時(shí)間的關(guān)系表述的較為準(zhǔn)確，適用于預(yù)測(cè)新操作條件下的穿透時(shí)間，誤差在5％以內(nèi)。
　　采用grafting to方法對(duì)GO進(jìn)行修飾，得到2.0代聚酰胺-胺接枝的氧化石墨烯（GO/tPAMAMs），并通過(guò)紅外，熱重，拉曼和掃描電鏡等對(duì)樣品進(jìn)行表征。以GO/tPAMAMs

5、作為吸附劑，考察了pH、時(shí)間、濃度等因素對(duì)Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的吸附性能的影響，并研究了對(duì)重金屬離子的吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線。研究結(jié)果表明GO/tPAMAMs對(duì)重金屬離子的吸附符合Lagergren準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程所描述的規(guī)律，主要為化學(xué)吸附。與Freund lich等溫模型相對(duì)比，Langmuir等溫模型能夠更好的表述GO/tPAMAMs對(duì)重金屬離子的吸附行為。GO/tPAMAMs對(duì)Pb(Ⅱ)的最大吸附量達(dá)到

6、568.18 mg/g，比對(duì)Cd(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)或Mn(Ⅱ)的吸附量都高。
　　采用grafting from方法對(duì)GO進(jìn)行還原，制備得2.0代聚酰胺-胺接枝的氧化石墨烯（GO/fPAMAMs），并通過(guò)紅外，熱重和透射電鏡等對(duì)樣品進(jìn)行表征。以GO/fPAMAMs作為吸附劑，考察了pH，時(shí)間和濃度等因素對(duì)Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的吸附性能的影響，研究結(jié)果表明 GO/fPAMAMs對(duì)重金屬離子的吸附符合Lage