纖維素-氧化石墨烯復(fù)合膜的制備及其吸附性能研究.pdf

1、近年來，氧化石墨烯(GO)由于具有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，同時(shí)含有大量的-OH、-COOH、C=O和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)和離域π電子，對(duì)含有共軛體系的有機(jī)物和重金屬離子有很好的吸附效果，因此常作為新型吸附材料而被廣泛關(guān)注。然而氧化石墨烯的尺寸較小及片層比較柔軟，使用傳統(tǒng)的離心和過濾等方法，很難大規(guī)模的將其從溶液中分離回收，從而限制了其在吸附領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此探索吸附量大、易分離回收及可大規(guī)模使用的石墨烯基吸附材料，一直是人們研究的

2、熱點(diǎn)問題。
　　本論文采用真空抽濾的方法，制備了纖維素/氧化石墨烯復(fù)合材料膜(CGCM)，并分別研究了其對(duì)有機(jī)染料羅丹明B、重金屬離子(Cd2+、Pb2+和Cu2+)和忍冬葉提取液的吸附行為，研究結(jié)果表明，纖維素/氧化石墨烯復(fù)合膜具有吸附能力強(qiáng)、分離效果好和易回收再生等優(yōu)勢(shì)，有望應(yīng)用于規(guī)模化生產(chǎn)。主要研究?jī)?nèi)容包括以下三個(gè)部分：
　　先將棉纖維溶解到NaOH-尿素溶液中，之后與氧化石墨烯溶液混合，再通過簡(jiǎn)單的一步真空抽濾法制備

3、纖維素/氧化石墨烯復(fù)合材料膜(CGCM)。在CGCM膜中，氧化石墨烯作為活性物質(zhì)，纖維素主要起到骨架支撐的作用，且增加了活性位點(diǎn)。該吸附分離膜不僅保持良好的吸附能力，而且還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)吸附和分離過程，吸附效率高。使用XRD、SEM、IR、Raman和TGA對(duì)GO和CGCM膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)及形貌表征。結(jié)果證明氧化石墨烯被成功復(fù)合到纖維素中，所形成的復(fù)合材料膜是非常有序的層狀結(jié)構(gòu)膜。
　　研究GO與纖維素質(zhì)量比對(duì)羅丹明B的吸附情況，結(jié)果表明：

4、當(dāng)纖維素和氧化石墨烯的質(zhì)量比為8:1時(shí)(標(biāo)記為C8G1)，吸附容量最大，為85.7mg/g。此外，使用乙醇有機(jī)溶劑對(duì)吸附飽和的CGCM復(fù)合膜進(jìn)行解吸再生回收實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過5次吸附-解析循環(huán)后，C8G1對(duì)羅丹明B的吸附效率保持在90％以上。此外，用C8G1對(duì)重金屬離子(Cd2+、Pb2+和Cu2+)進(jìn)行吸附，考察和對(duì)比了C8G1對(duì)重金屬離子(Cd2+、Pb2+和Cu2+)的吸附情況，對(duì)Cd2+、Cu2+和Pb2+的吸附容量分別是11.99mg

5、/g、17.95mg/g和20.98mg/g。
　　考察和對(duì)比不同質(zhì)量比的CGCM膜對(duì)忍冬葉提取液(The Extraction of Honeysuckle leaves,標(biāo)記為TEH)的吸附情況。將吸附后所得的濾液和原液經(jīng)HPLC檢測(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：C2G1對(duì)TEH沒有選擇性吸附，被C4G1，C6G1和C8G1吸附后的濾液中只檢測(cè)出新綠原酸、綠原酸、咖啡酸和異綠原酸C這4種有機(jī)酸，且被C4G1吸附后的濾液中該4種有機(jī)酸的含量相對(duì)較高

6、，因此C4G1在選擇性吸附TEH中是最佳比例。考察和對(duì)比不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇(30%、50%、70%和90%)對(duì)C4G1/TEH的洗脫情況，將洗脫液和原溶液經(jīng)HPLC檢測(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：只有70%乙醇對(duì)C4G1/TEH有選擇性洗脫，將洗脫液和原溶液的HPLC對(duì)比發(fā)現(xiàn)：只檢測(cè)出新綠原酸、綠原酸、咖啡酸和異綠原酸C這4種有機(jī)酸。因此可以證明CGCM復(fù)合膜可以從忍冬葉提取液中有效分離出新綠原酸、綠原酸、咖啡酸和異綠原酸C這4種有機(jī)酸。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算