石墨烯基復合材料的制備及其對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，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。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，對其表面進行修飾較為容易，開展石墨烯基復合材料的應用研究受到越來越多的國內(nèi)外學者的關(guān)注。針對日益嚴重的重金屬污染問題，本文制備了以下幾種吸附材料，并對其吸附機理進行了研究。
　　本文采用乙二胺（EDA）對氧化石墨烯（GO）進行還原，制備得到乙二胺修飾的氧化石墨烯（GO/EDA），并通過

2、紅外，熱重，拉曼和掃描電鏡等對樣品進行表征。以GO/EDA為吸附劑，研究了pH、時間、濃度等因素對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力學和吸附等溫線。研究結(jié)果表明GO/EDA對重金屬離子的吸附符合Lagergren準二級動力學方程所描述的規(guī)律，主要為化學吸附。與Freundlich等溫模型相比，Langmuir等溫模型能夠更好的表述GO/EDA對重金屬離子的吸附行為

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

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，穿透時間縮短，去除率減小；而隨著吸附床高度的增加，穿透時間延長，去除率提高了。BDST模型對吸附床高度與穿透時間的關(guān)系表述的較為準確，適用于預測新操作條件下的穿透時間，誤差在5％以內(nèi)。
　　采用grafting to方法對GO進行修飾，得到2.0代聚酰胺-胺接枝的氧化石墨烯（GO/tPAMAMs），并通過紅外，熱重，拉曼和掃描電鏡等對樣品進行表征。以GO/tPAMAMs

5、作為吸附劑，考察了pH、時間、濃度等因素對Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的吸附性能的影響，并研究了對重金屬離子的吸附動力學和吸附等溫線。研究結(jié)果表明GO/tPAMAMs對重金屬離子的吸附符合Lagergren準二級動力學方程所描述的規(guī)律，主要為化學吸附。與Freund lich等溫模型相對比，Langmuir等溫模型能夠更好的表述GO/tPAMAMs對重金屬離子的吸附行為。GO/tPAMAMs對Pb(Ⅱ)的最大吸附量達到

6、568.18 mg/g，比對Cd(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)或Mn(Ⅱ)的吸附量都高。
　　采用grafting from方法對GO進行還原，制備得2.0代聚酰胺-胺接枝的氧化石墨烯（GO/fPAMAMs），并通過紅外，熱重和透射電鏡等對樣品進行表征。以GO/fPAMAMs作為吸附劑，考察了pH，時間和濃度等因素對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對重金屬離子的吸附符合Lage