石墨烯的制備、改性及其吸附性能研究.pdf

1、近些年來,隨著我國社會工業(yè)化進程的加速,含有大量污染物(如重金屬和有毒有機污染物等)的工業(yè)廢水排入河流,導(dǎo)致水質(zhì)污染狀況日趨嚴(yán)重。為保障飲用水及水環(huán)境的安全,國家制定了嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn),這就要求產(chǎn)生大量工業(yè)廢水的紡織、皮革、塑料等行業(yè)在排放污水時要對污水進行有效地處理,從而降低廢水對水環(huán)境的危害。因此,尋求先進高效的新型環(huán)保吸附材料來凈化水質(zhì)已成為國內(nèi)外水質(zhì)凈化處理領(lǐng)域的熱點研究課題。本論文以石墨烯、海藻酸鈣/氧化石墨(CAGO)吸附

2、材料為研究對象探討了這兩種材料對水中亞甲基藍的吸附性能與吸附機理以及氧化錳/氧化石墨烯(MOGO)為研究對象探討其對水中氟離子的吸附性能研究。
　　 采用改進的Hummers方法制備了氧化石墨烯,用水合肼還原氧化石墨烯制備了石墨烯。石墨烯的物理化學(xué)性能通過透射電鏡(TEM),比表面積(BET),紅外光譜(FTIR),拉曼光譜(Raman)和X射線衍射(XRD)等手段進行表征。研究了初始pH,接觸時間,溫度和吸附劑加入量等參數(shù)對石

3、墨烯吸附亞甲基藍吸附過程的影響。實驗所得數(shù)據(jù)符合等溫線Langmuir模型,且在20℃條件下從Langmuir方程中算的最大吸附量為153.85mg/g,這說明石墨烯是一種好的吸附亞甲基藍的材料。動力學(xué)研究表明石墨烯吸附亞甲基藍的過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。熱動力學(xué)數(shù)據(jù)表明石墨烯吸附亞甲基藍是一種自發(fā)、吸熱的過程。
　　 氧化石墨烯在污水處理方面的應(yīng)用已經(jīng)得到了研究,但氧化石墨烯容易分散于水中,且對人體細胞的生物毒性限制了它在環(huán)境

4、保護中的實際應(yīng)用。本文中,利用溶膠凝膠的方法制得了一種新的環(huán)境友好型的吸附材料——CAGO。研究了溶液初始pH,接觸時間,溫度,吸附劑加入量等各種參數(shù)對吸附過程的影響。用Langmuir和Freundlich模型對石墨烯和CAGO吸附亞甲基藍的吸附等溫線進行了擬合,CAGO吸附亞甲基藍的過程符合Langmuir模型和Freundlich模型。在25℃條件下,從Langmuir方程中算的最大吸附量為163.93mg/g。實驗過程符合準(zhǔn)二級

5、動力學(xué)模型,內(nèi)擴散模型擬合結(jié)果說明吸附過程不僅僅是速率可控機制,還有其他的機制控制。熱力學(xué)數(shù)據(jù)說明CAGO吸附亞甲基藍是放熱過程。
　　 制備了一種新型的吸附劑——MOGO,利用TEM,XRD,FTIR和BET進行了表征。吸附結(jié)果說明pH在5.5-6.7范圍內(nèi)氟離子的去除率最大。Langmuir等溫線模型表明氧化錳/氧化石墨烯的氟離子最大吸附量是11.93mg/g,是氧化石墨烯最大吸附量的8.34倍。動力學(xué)模型用準(zhǔn)一級動力學(xué),準(zhǔn)