氧化石墨烯基功能紙的制備及吸附性能的研究.pdf

1、社會的進(jìn)步推動著工業(yè)的發(fā)展，但工廠排放的染料和重金屬廢水也在不斷地增加，如果廢水不加處理直接排放到江河中，將會對人類賴以生存的飲用水源構(gòu)成威脅。吸附法因具有成本低、效率高、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是優(yōu)于其它的廢水處理技術(shù)，該技術(shù)的關(guān)鍵是吸附材料的選擇。氧化石墨烯(graphene oxide，GO)因具有豐富的含氧官能團(tuán)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)在去除陽離子染料和重金屬離子方面逐漸引起了人們的關(guān)注。但氧化石墨烯和其它吸附材料一樣，都存在使用

2、后與水體難分離的缺點(diǎn)。鑒于此，本文采用一種簡單的方法制備出具有高吸附和易分離特性的氧化石墨烯基功能紙吸附材料，將其應(yīng)用于陽離子染料和重金屬離子的吸附，研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.采用改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨烯，將紙巾(tissues)放入氧化石墨烯分散液中，通過簡單的浸泡和干燥步驟，得到氧化石墨烯基功能紙。利用掃描電子顯微鏡、熱重分析儀和拉曼光譜分析對功能紙的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，結(jié)果表明:氧化石墨烯與紙巾之間

3、通過很強(qiáng)的氫鍵作用形成良好的界面粘結(jié)力，這種氧化石墨烯基功能紙既解決了吸附劑與水體的分離問題，又不會二次污染水質(zhì)。
　　2.通過紫外可見吸收光譜儀研究氧化石墨烯基功能紙對水中陽離子染料亞甲基藍(lán)和羅丹明B的吸附能力，考察了吸附時間、染料初始濃度及吸附劑用量等參數(shù)對吸附效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):功能紙對染料的去除效果嚴(yán)重依賴于吸附時間、初始濃度和吸附劑用量等因素。當(dāng)亞甲基藍(lán)和羅丹明B的初始濃度分別為40mg/L和30mg/L，吸附時間為2

4、000min時，功能紙對亞甲基藍(lán)和羅丹明B的吸附量分別達(dá)到了54.84mg/g和21.74mg/g。而且功能紙很好地解決了吸附劑與水體的分離問題。另外，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在氧化石墨烯基功能紙吸附染料的過程中，氧化石墨烯對染料的吸附作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于紙巾本身對染料的吸附。例如，對于羅丹明B，紙巾對其吸附量幾乎為零，當(dāng)羅丹明B的初始濃度為30mg/L時，以紙巾上負(fù)載的氧化石墨烯質(zhì)量計算的吸附量達(dá)到了182.57mg/g。功能紙對這兩種染料的吸附過程較好

5、地符合偽二級動力學(xué)模型，表明吸附主要是受化學(xué)作用控制。
　　3.通過原子吸收光譜儀對氧化石墨烯基功能紙吸附重金屬Pb(Ⅱ)離子的性能進(jìn)行評估分析，探討了Pb(Ⅱ)初始濃度和吸附劑用量對吸附性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)Pb(Ⅱ)初始濃度為200mg/L時，功能紙對Pb(Ⅱ)的吸附量達(dá)到了28.34mg/g。而且紙巾對Pb(Ⅱ)沒有吸附作用，因此在所研究的離子溶液濃度范圍內(nèi)，以功能紙上的氧化石墨烯質(zhì)量計算出的吸附量達(dá)到了487.51mg/