石墨烯泡沫材料的制備及在含油和染料廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,水污染問題逐漸得到人們的廣泛關(guān)注,吸附技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為水體污染突發(fā)事件、微污染水源和工業(yè)廢水的處理提供了廣闊的平臺。但目前工業(yè)化、規(guī)?；瘧?yīng)用的吸附材料存在吸附容量低、針對性差、再生困難及費用高昂等缺點。石墨烯作為一種新型的吸附劑,具有巨大的比表面積和優(yōu)異的吸附能力,但由于材料的水溶性,不易從液相分離,限制了其在環(huán)境和水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。超疏水性、易分離的石墨烯泡沫(GrapheneSponge,GS)及磁性石墨烯材料

2、(MagneticGrapheneSponge,MGS)的成功制備,克服了傳統(tǒng)吸附材料的缺點,將兩者分別應(yīng)用于水中油類有機污染物和染料的去除,考察其吸附特性,為含油微污染水源水治理、海(河)面溢油應(yīng)急處理、染料廢水的處理提供新思路和技術(shù)方法。
　　本文采用自組裝原位還原技術(shù)為基礎(chǔ)的氧化-還原法和制備石墨烯泡沫材料GS,考察其對油類等有機物的吸附效能,分析GS的吸附機制及影響因素。在此基礎(chǔ)上,采用溶劑熱還原法制備磁性石墨烯材料MGS

3、,以羅丹明B染料為目標(biāo)污染物,探究吸附劑MGS的吸附機制,并分析吸附影響因素。
　　制備的GS為似海綿的致密層狀結(jié)構(gòu),內(nèi)部及表面分布著大小不等的孔隙結(jié)構(gòu),整體上形成相互相連通的三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu),為吸附質(zhì)的表面吸附和內(nèi)部擴散提供途徑。GS對油類物質(zhì)及有機溶劑具有良好的吸附能力,吸附迅速;吸附過程為放熱反應(yīng),吸附行為是靜電力、范德華力及疏水親油性的共同作用下完成的。加熱法再生GS,再生效果好,重復(fù)利用穩(wěn)定性強。操作方便、實現(xiàn)油類的回收

4、利用、有效地避免二次污染且易于規(guī)模制備,具備水環(huán)境突發(fā)性油污染處理的潛力。
　　制備的MGS的石墨烯層上附著Fe3O4磁性粒子,在外加磁場作用下迅速實現(xiàn)分離。MGS對羅丹明B具有很強的吸附能力,飽和吸附量達63.5mg/g;吸附過程是一個連續(xù)性的分段過程,符合偽二級動力學(xué)吸附模型;吸附符合BET等溫吸附方程,對羅丹明B的吸附行為是發(fā)生在表面的多分子層吸附和孔隙內(nèi)部的擴散過程。溶液溫度和pH對吸附吸附效果產(chǎn)生影響,吸附行為是通過靜電