改性石墨烯海綿材料的制備及吸附性能研究.pdf

1、石墨烯由于其特殊的結(jié)構(gòu)，擁有較大的比表面積,同時(shí)具有吸附容量大，吸附迅速等特點(diǎn)，可以被用作新型吸附材料。但是傳統(tǒng)的石墨烯二維材料不能從水中很好地收集和分離，給其應(yīng)用帶來(lái)了一些障礙。本文通過(guò)氧化石墨烯分別和氨基三亞甲基膦酸（ATMP）、植酸（Phytic acid）反應(yīng)制得兩種石墨烯海綿材料ATMP-GS和PA-GS，將制備的材料開展對(duì)鈾和亞甲基藍(lán)的吸附實(shí)驗(yàn)，考察了各種實(shí)驗(yàn)條件對(duì)吸附效果的影響。為了探討研究制備的石墨烯海綿材料對(duì)鈾和亞甲基

2、藍(lán)的吸附過(guò)程,我們從吸附動(dòng)力學(xué)和吸附熱力學(xué)兩個(gè)方面研究了兩種石墨烯海綿材料對(duì)鈾和亞甲基藍(lán)的吸附。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　1.材料ATMP-GS在pH=5.0時(shí)吸附鈾的效果最好，吸附在3小時(shí)內(nèi)即可達(dá)到平衡，最大吸附容量為96mg/g，溫度對(duì)其吸附鈾的能力影響不大。ATMP-GS吸附鈾的動(dòng)力學(xué)過(guò)程屬于準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，Langmuir和Freundlich吸附等溫模型均可較好地用來(lái)描述ATMP-GS對(duì)鈾的吸附；溫度為室溫時(shí)，ATM

3、P-GS對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附在2.5小時(shí)左右達(dá)到平衡，當(dāng)亞甲基藍(lán)的質(zhì)量濃度為70mg/L時(shí)最大吸附量為112.46 mg/g。Langmuir等溫吸附模型對(duì)于描述ATMP-GS吸附亞甲基藍(lán)的平衡過(guò)程較合適。進(jìn)一步從熱力學(xué)方面考察了 ATMP-GS對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附，結(jié)果表明吸附過(guò)程是熱力學(xué)自發(fā)的。
　　2.材料PA-GS吸附鈾的最佳pH為5.5，最大吸附鈾容量為110.23mg/g，吸附在4小時(shí)左右達(dá)到平衡，溫度對(duì)該材料吸附鈾能力影響不

4、大，吸附過(guò)程為準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附且符合Langmuir吸附等溫模型；PA-GS在對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附中，在大約240min時(shí)達(dá)到吸附平衡，當(dāng)溫度為室溫，亞甲基藍(lán)初始濃度為60mg/L時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得最大吸附量為92.7mg/g,吸附過(guò)程用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)來(lái)描述更合適，吸附符合 Langmuir等溫模型表明 PA-GS吸附亞甲基藍(lán)的過(guò)程為單層吸附。熱力學(xué)結(jié)果表明吸附的過(guò)程是自發(fā)的，在較高的溫度下有利于對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附。
　　3.分別對(duì)兩種材料進(jìn)行了