高吸水性聚丙烯酸-氧化石墨烯復(fù)合水凝膠的制備及其對(duì)染料的吸附研究.pdf

1、由化工及其它染料應(yīng)用產(chǎn)業(yè)造成的有機(jī)染料污染已成為當(dāng)今亟待解決的全球性問題。吸附法是處理染料廢水的最有效的方法之一，但是，傳統(tǒng)的吸附材料存在著缺陷。水凝膠擁有良好的溶脹性、生物相容性、無毒性、易回收性、可降解性等，近年來被廣泛的開發(fā)及應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。在染料廢水處理方面，水凝膠已經(jīng)有相關(guān)研究報(bào)道，然而，已報(bào)道的水凝膠存在著一些缺點(diǎn)，如：工藝復(fù)雜、吸附能力弱、重復(fù)使用困難等，這些缺點(diǎn)極大地限制了它在染料污水處理方面的應(yīng)用。本論文針對(duì)傳統(tǒng)的

2、染料吸附用聚丙烯酸基水凝膠存在的吸附容量低、力學(xué)性能差和難于重復(fù)利用的不足，以氧化石墨烯（GO）增強(qiáng)聚丙烯酸形成復(fù)合水凝膠，利用氧化石墨烯的優(yōu)異力學(xué)性能和超強(qiáng)吸附能力有效地改善聚丙烯酸水凝膠力學(xué)性能差的弱點(diǎn)，同時(shí)賦予復(fù)合水凝膠超強(qiáng)吸濕能力和染料吸附能力。同時(shí)，用改性的納米二氧化鈦（TiO2）與GO、丙烯酸形成復(fù)合水凝膠，利用水凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)固定TiO2，解決TiO2難以回收的問題，并借助GO增強(qiáng)TiO2光降解染料的能力。
　　

3、本研究主要內(nèi)容包括：⑴以改進(jìn)的Hummers法，通過濃硫酸高錳酸鉀氧化體系對(duì)石墨進(jìn)行插層氧化，再超聲剝離制備氧化石墨烯。然后，物理改性氧化石墨烯將兩親性嵌段共聚物Pluronic F127(PF)加入氧化石墨烯溶液中，通過疏水作用附著在氧化石墨烯表面，從而改善氧化石墨烯在各種環(huán)境中的穩(wěn)定性和分散性為制備均一性水凝膠奠定基礎(chǔ)。⑵在室溫下，將改性氧化石墨烯和丙烯酸溶液混合，以過硫酸鉀引發(fā)，原位聚合形成氧化石墨烯/聚丙烯酸的復(fù)合水凝膠。對(duì)復(fù)合

4、水凝膠作掃描電鏡（SEM）測(cè)試，復(fù)合水凝膠的網(wǎng)孔更大有利于對(duì)水和染料的吸附，也表明氧化石墨烯和聚丙烯酸很好的復(fù)合。然后，對(duì)復(fù)合水凝膠作力學(xué)拉伸測(cè)試和壓縮測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明氧化石墨烯的加入改善了聚丙烯酸水凝膠的力學(xué)性能，使復(fù)合水凝膠更有利于在復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用。再者，測(cè)試了復(fù)合水凝膠的溶脹性能，結(jié)果表明復(fù)合水凝膠的具有超吸濕能力（最大溶脹比可達(dá)490 g/g，而聚丙烯酸水凝膠僅為68 g/g）。最后，對(duì)水凝膠進(jìn)行了染料吸附測(cè)試，結(jié)果表明復(fù)合水凝

5、膠具有選擇性吸附陽離子染料的能力，復(fù)合水凝膠對(duì)亞甲基藍(lán)的平衡吸附量高達(dá)1600 mg/g（而純聚丙烯酸水凝膠為770 mg/g）。對(duì)復(fù)合水凝膠進(jìn)行了染料吸附解吸附的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明復(fù)合水凝膠具有重復(fù)使用的能力。同時(shí)，分別探究了不同GO含量和PF含量對(duì)復(fù)合水凝膠的影響。⑶通過酰-酯反應(yīng)在PF兩端接上丙烯酸酯基合成PFDA，用PFDA替代PF物理改性氧化石墨烯，用改性后的氧化石墨烯與聚丙烯酸復(fù)合形成水凝膠。通過力學(xué)拉伸和壓縮測(cè)試、溶脹測(cè)