粉煤灰-石墨烯復(fù)合材料的制備及其吸附性能的研究.pdf

1、隨著時(shí)代的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的發(fā)展，水污染給人們帶來(lái)的影響也越來(lái)越凸顯。污染廢水中的染料和重金屬離子對(duì)水體的破壞較大，而且會(huì)對(duì)環(huán)境和生物體造成嚴(yán)重的傷害。如何高效的去除污染廢水中的染料以及重金屬離子越來(lái)越值得人們思考和研究。吸附法具有較寬廣的市場(chǎng)，其操作簡(jiǎn)單，成本較低且可處理很多難分解、劇毒性的廢水，因此備受親睞。
　　實(shí)驗(yàn)首先對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性研究，采用氧化還原法進(jìn)行多層石墨烯的制備。通過(guò)水熱合成法和燒結(jié)法制備了F/Gr、PEG F

2、/Gr和PVP F/Gr。運(yùn)用SEM、Raman、XRD、FT-IR和BET等手段對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了表征。以F/Gr、PEG F/Gr和PVP F/Gr作為吸附劑，對(duì)亞甲基藍(lán)及Cu2+進(jìn)行吸附性能的研究。結(jié)果表明:
　　(1)利用水熱合成法和燒結(jié)法成功制備了F/Gr，產(chǎn)物中石墨烯均勻包覆在粉煤灰表面，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。復(fù)合材料的比表面積為420.82 m2/g，且具有微孔和介孔結(jié)構(gòu)。
　　(2)以F/Gr對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附能力的差異作為

3、研究對(duì)象。當(dāng)pH值增大時(shí)它的吸附量隨之增大，當(dāng)pH值趨于中性時(shí)吸附趨于平衡;當(dāng)F/Gr的用量為1mg/mL，去除率趨于穩(wěn)定;當(dāng)溫度逐漸升高時(shí)F/Gr對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附數(shù)量也隨之增加，由此可知吸附過(guò)程是一個(gè)吸熱反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為300min時(shí)，達(dá)到吸附平衡。偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附模型與整個(gè)吸附過(guò)程相吻合，表明化學(xué)吸附的反應(yīng)過(guò)程直接影響了吸附速率;Langmuir等溫吸附模型可以很好的擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，相關(guān)系數(shù)R2更接近于1，得出吸附過(guò)程為單層吸附。動(dòng)

4、力學(xué)和熱力學(xué)研究表明:吸附反應(yīng)過(guò)程為自發(fā)的吸熱過(guò)程。
　　(3)通過(guò)對(duì)F/Gr的改性研究，制備了PEG F/Gr和PVP F/Gr兩種改性復(fù)合材料。由SEM和FT-IR圖分析得出:PEG F/Gr和PVP F/Gr表面褶皺狀更為明顯，分散性較好，團(tuán)聚程度相對(duì)較低，復(fù)合材料表面層次分明。表面積增加時(shí)，可以增強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)Cu2+的吸附性能。Cu2+吸附實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:當(dāng)PEG F/Gr和PVP F/Gr的用量為1mg/mL時(shí)，反應(yīng)的