功能化石墨烯的制備及其對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，造成了嚴重的環(huán)境污染，危害人體健康。吸附法因為其效率高、反應速率快、能耗低、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點被廣泛應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。石墨烯材料自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，因為其具有特殊的結(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，對其進行改性，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)和表面官能團情況。采用批量實驗，研究改性的石墨烯類材料對水中鎘離子的吸附性能，并對其動力學和熱力學行為進行探討。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用改性的Hummers方法合成氧化石墨，將其在強堿溶液中超聲分散并進行水熱反應，通過多種表征手段證實成功制備羥基化石墨烯。吸附數(shù)據(jù)采用偽二級動力學模型進行擬合，說明羥基化石墨烯對鎘離子的吸附是化學吸

3、附。Langmuir吸附等溫線模型能夠很好地描述吸附結(jié)果，表明吸附反應為單層吸附，對鎘離子的吸附容量達到了156.25 mg/g。吸附過程是自發(fā)的吸熱反應。
　　(2)利用合成的氧化石墨進行巰基化改性，對比改性前后材料的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。批量實驗得到的吸附結(jié)果能夠采用偽二級動力學模型進行描述，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)進行，并且是吸熱反應。
　　(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合成的還原性氧化石墨烯基四氧化二鐵進行改性，利用TEM、SEM、FTIR和Raman表征材料的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和官能團特征。改性四氧化三鐵/還原性氧化石墨烯對鎘離子的吸附符合偽二階動力學模型，說明吸附過程屬于化學吸附。吸附結(jié)果能夠采用Langmu