改性磁性氧化石墨烯材料制備及其對(duì)水中六價(jià)鉻離子的吸附機(jī)理研究.pdf

1、水環(huán)境污染已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的問題，重金屬污染是水環(huán)境污染的一個(gè)重要方面，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，水環(huán)境中的重金屬污染日趨加劇已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。鉻是一種用途非常廣泛的重金屬，廣泛應(yīng)用于電鍍、冶金、涂料、顏料、制革、照相以及印刷制版等工業(yè)，這些工業(yè)生產(chǎn)排放的工業(yè)廢水中含有大量鉻的化合物，主要以六價(jià)鉻Cr(VI)為主。研究發(fā)現(xiàn)，六價(jià)鉻化合物能夠?qū)е掳┌Y和腐蝕組織，并對(duì)細(xì)胞、植物、動(dòng)物和人體有毒害作用。它能夠?qū)е路伟?，損害人體的

2、腎臟、肝臟和胃等器官。鑒于Cr(VI)的高毒性以及高水溶性，必須在廢水排入水體和土壤之前將其去除。吸附脫除法因其成本低，操作簡(jiǎn)單而成為最有效的去除廢水中重金屬離子的方法之一。工程領(lǐng)域中常見的吸附劑主要有碳纖維材料、沸石、粘土礦物、樹脂以及高分子聚合物等。但這些常規(guī)吸附劑存在吸附容量小、吸附效率偏低等缺陷，因此迫切需要開發(fā)新型高效的吸附材料以克服常規(guī)吸附劑的固有缺陷。
　　氧化石墨烯因具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而備受關(guān)注，但其還存在固液

3、分離困難和吸附容量低等缺點(diǎn)。本文將磁性納米粒子與氧化石墨烯復(fù)合，賦予氧化石墨烯磁性，以提高其固液分離能力，并對(duì)其接枝改性制備氧化石墨烯衍生材料以提高對(duì)重金屬離子的吸附能力。此外，探討吸附過程的機(jī)理，對(duì)提高重金屬?gòu)U水的處理效果具有重要的理論和實(shí)際意義。本文的具體研究工作及成果可以歸納如下:
　　本文以氧化石墨烯為原料合成了磁性氧化石墨烯衍生材料(DCTA/E/MGO)，并將其作為吸附劑用于去除水體中的六價(jià)鉻離子。使用掃描電鏡(FES

4、EM)、透射電鏡(TEM)、BET比表面積儀、紅外光譜儀(FT-IR)、X射線衍射(XRD)和X射線光電子光譜分析儀(XPS)等表征該衍生材料。研究結(jié)果表明，吸附過程能被準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合，平衡數(shù)據(jù)更符合Freundlich模型。吸附速率同時(shí)受膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散的影響。此外，通過分析等溫模型計(jì)算出的熱力學(xué)參數(shù)可知吸附反應(yīng)是一個(gè)自發(fā)的和吸熱的過程。pH值和離子強(qiáng)度會(huì)影響六價(jià)鉻離子在改性磁性氧化石墨烯衍生材料上的吸附過程。研究結(jié)果表明改性