锆氧化物/石墨烯的制备及其对PO 4 3- 的吸附性能
发布时间：2022-04-19 18:54
采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,采用超声-搅拌-共沉淀法制备出氢氧化锆/石墨烯（Zr（OH）4/rGO）复合材料,并利用氢氧化锆/石墨烯前驱体采用水热法制备氧化锆/石墨烯（ZrO2/rGO）复合材料.通过Zr（OH）4/rGO、ZrO2/rGO对磷酸根的吸附性能研究表明:两种吸附剂材料对PO43-的吸附容量均随着pH值的升高而降低,吸附容量均随PO43-浓度与溶液温度升高而升高.当pH值为2时,Zr（OH）4/rGO、ZrO2/rGO对PO43-最大吸附容量分别为81.84 mg/g、63.58 mg/g.Zr（OH）4/rGO与ZrO2/rGO样品对PO43-吸附过程均符合准二级动力学方程,等温吸附过程均满足Langmuir吸附等温方程.Zr（OH）4/rGO的再利用吸附PO43-<...
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
样品SEM图
第4期史春燕，等:锆氧化物/石墨烯的制备及其对PO3－4的吸附性能25的官能团相互作用导致．ZrO2/rGO样品各位置的吸收峰相对Zr(OH)4/rGO同样发生偏移，1000～1167cm－1的宽峰应为羟基与Zr?O的重叠峰［18］，591cm－1、502cm－1处出现两个明显吸收峰，为Zr—O键吸收峰，氧化锆的结晶导致Zr—O发生偏移．图3GO、Zr(OH)4/rGO与ZrO2/rGO的FT-IＲ图谱Fig．3FT-IＲspectraofGO，Zr(OH)4/rGOandZrO2/rGO2．4吸附性能研究2．4．1pH值对吸附作用的影响图4是溶液pH值对材料吸附PO3－4容量的影响．从图中可以看出，Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO两种吸附剂对磷酸根的吸附容量均随着溶液pH值的升高而降低．Zr(OH)4/rGO的吸附性能随着pH值增加而降低较快．随着pH值减小，当H+过多时，氢氧化锆会被酸解［19］．因此，Zr(OH)4/rGO样品应避免在较低pH值下进行吸附操作［20］．当pH=2时，Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO对PO3－4的最大吸附容量分别可达81．84、63．58mg/g，较目前文献报道［11］的20．5mg/g高出3～4倍;是活性炭负载氧化锆吸附磷容量7．8mg/g的约10倍［21］，这可能是由于样品较大的比表面积提高了其吸附容量．2．4．2PO3－4溶液初始浓度对吸附作用的影响和吸附等温线Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO对PO3－4的吸附容量均随磷酸根溶液浓度的增加而增加．Zr(OH)4/rGO吸附剂的吸附容量随PO3－4初始浓度的增加而近似线性的增长，而ZrO2/rGO吸附剂的吸附容量增加速率随着PO3－4初始浓度的增加逐渐变小，到最后吸附容量会保持平衡，如图5所示，这是由材料本身特性所决定的．图4溶液pH值对材料吸附PO
附容量．2．4．2PO3－4溶液初始浓度对吸附作用的影响和吸附等温线Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO对PO3－4的吸附容量均随磷酸根溶液浓度的增加而增加．Zr(OH)4/rGO吸附剂的吸附容量随PO3－4初始浓度的增加而近似线性的增长，而ZrO2/rGO吸附剂的吸附容量增加速率随着PO3－4初始浓度的增加逐渐变小，到最后吸附容量会保持平衡，如图5所示，这是由材料本身特性所决定的．图4溶液pH值对材料吸附PO3－4容量的影响Fig．4EffectofpHonadsorptioncapacityofthematerialPO3－4图5PO3－4溶液浓度对材料吸附容量的影响Fig．5EffectofPO3－4concentrationontheadsorptioncapacityofsamples2．4．3PO3－4溶液温度对吸附性能的影响从图6可以看出，Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO吸附PO3－4的饱和吸附容量均随温度的升高而有所上升，在0℃升至30℃过程中，吸附容量增加较多，在30℃升温至80℃过程中，吸附容量增加较少．这表明该吸附材料不仅可以用于室温条件下的溶液处理，同时可以用于处理温度较高的含磷废水．图6温度对材料吸附PO3－4容量的影响Fig．6EffectoftemperatureontheadsorptioncapacityofPO3－4
【参考文献】：
期刊论文
[1]热剥离法制备石墨烯纳米片对Pb2+和Cd2+的吸附（英文）[J]. 李保庆,袁文辉,李莉. 物理化学学报. 2016(04)
[2]氧化锆-活性炭纤维复合材料的制备及其对F-吸附性能[J]. 刘景亮,宗恩敏,陈欢,许昭怡. 无机化学学报. 2015(06)
[3]吸附除磷技术的研究进展[J]. 唐朝春,刘名,陈惠民,邵鹏辉,简美鹏. 水处理技术. 2014(09)
[4]石墨烯/银纳米复合材料的制备及其影响因素研究[J]. 范冰冰,郭焕焕,李稳,贾瑜,张锐. 物理学报. 2013(14)
[5]氧化石墨的谱学表征及分析[J]. 黄桥,孙红娟,杨勇辉. 无机化学学报. 2011(09)
[6]污水化学除磷处理技术[J]. 吕亚云. 河南化工. 2010(08)
[7]活性炭负载氧化锆制备除磷吸附剂的最佳条件研究[J]. 朱格仙,张建民,王蓓. 中国给水排水. 2008(03)
[8]污水生物除磷技术研究进展[J]. 王荣斌,李军,张宁,宋玮华,何恒海. 环境工程. 2007(01)
[9]水体富营养化成因分析[J]. 付春平,钟成华,邓春光. 重庆建筑大学学报. 2005(01)
[10]某城市湖泊中磷的循环特征及富营养化发生潜势[J]. 周启星,俞洁,陈剑,林海芳. 环境科学. 2004(05)
博士论文
[1]功能性微纳米材料的控制合成及其性能研究[D]. 庞欢.南京大学 2011
硕士论文
[1]载氧化锆生物复合材料的制备及对磷酸盐吸附性能研究[D]. 满文苍.燕山大学 2014
[2]银/石墨烯纳米复合材料的制备及其对MCF-7细胞毒性探索[D]. 郭焕焕.郑州大学 2013
[3]氢氧化锆/聚砜复合材料制备及对卤水中SO42-吸附性能研究[D]. 孟凡忠.天津大学 2012
[4]利用阴离子交换膜去除水中磷的试验研究[D]. 胡远来.湖南大学 2011
本文编号：3646447
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第4期史春燕，等:锆氧化物/石墨烯的制备及其对PO3－4的吸附性能25的官能团相互作用导致．ZrO2/rGO样品各位置的吸收峰相对Zr(OH)4/rGO同样发生偏移，1000～1167cm－1的宽峰应为羟基与Zr?O的重叠峰［18］，591cm－1、502cm－1处出现两个明显吸收峰，为Zr—O键吸收峰，氧化锆的结晶导致Zr—O发生偏移．图3GO、Zr(OH)4/rGO与ZrO2/rGO的FT-IＲ图谱Fig．3FT-IＲspectraofGO，Zr(OH)4/rGOandZrO2/rGO2．4吸附性能研究2．4．1pH值对吸附作用的影响图4是溶液pH值对材料吸附PO3－4容量的影响．从图中可以看出，Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO两种吸附剂对磷酸根的吸附容量均随着溶液pH值的升高而降低．Zr(OH)4/rGO的吸附性能随着pH值增加而降低较快．随着pH值减小，当H+过多时，氢氧化锆会被酸解［19］．因此，Zr(OH)4/rGO样品应避免在较低pH值下进行吸附操作［20］．当pH=2时，Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO对PO3－4的最大吸附容量分别可达81．84、63．58mg/g，较目前文献报道［11］的20．5mg/g高出3～4倍;是活性炭负载氧化锆吸附磷容量7．8mg/g的约10倍［21］，这可能是由于样品较大的比表面积提高了其吸附容量．2．4．2PO3－4溶液初始浓度对吸附作用的影响和吸附等温线Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO对PO3－4的吸附容量均随磷酸根溶液浓度的增加而增加．Zr(OH)4/rGO吸附剂的吸附容量随PO3－4初始浓度的增加而近似线性的增长，而ZrO2/rGO吸附剂的吸附容量增加速率随着PO3－4初始浓度的增加逐渐变小，到最后吸附容量会保持平衡，如图5所示，这是由材料本身特性所决定的．图4溶液pH值对材料吸附PO
附容量．2．4．2PO3－4溶液初始浓度对吸附作用的影响和吸附等温线Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO对PO3－4的吸附容量均随磷酸根溶液浓度的增加而增加．Zr(OH)4/rGO吸附剂的吸附容量随PO3－4初始浓度的增加而近似线性的增长，而ZrO2/rGO吸附剂的吸附容量增加速率随着PO3－4初始浓度的增加逐渐变小，到最后吸附容量会保持平衡，如图5所示，这是由材料本身特性所决定的．图4溶液pH值对材料吸附PO3－4容量的影响Fig．4EffectofpHonadsorptioncapacityofthematerialPO3－4图5PO3－4溶液浓度对材料吸附容量的影响Fig．5EffectofPO3－4concentrationontheadsorptioncapacityofsamples2．4．3PO3－4溶液温度对吸附性能的影响从图6可以看出，Zr(OH)4/rGO、ZrO2/rGO吸附PO3－4的饱和吸附容量均随温度的升高而有所上升，在0℃升至30℃过程中，吸附容量增加较多，在30℃升温至80℃过程中，吸附容量增加较少．这表明该吸附材料不仅可以用于室温条件下的溶液处理，同时可以用于处理温度较高的含磷废水．图6温度对材料吸附PO3－4容量的影响Fig．6EffectoftemperatureontheadsorptioncapacityofPO3－4
【参考文献】：
期刊论文
[1]热剥离法制备石墨烯纳米片对Pb2+和Cd2+的吸附（英文）[J]. 李保庆,袁文辉,李莉. 物理化学学报. 2016(04)
[2]氧化锆-活性炭纤维复合材料的制备及其对F-吸附性能[J]. 刘景亮,宗恩敏,陈欢,许昭怡. 无机化学学报. 2015(06)
[3]吸附除磷技术的研究进展[J]. 唐朝春,刘名,陈惠民,邵鹏辉,简美鹏. 水处理技术. 2014(09)
[4]石墨烯/银纳米复合材料的制备及其影响因素研究[J]. 范冰冰,郭焕焕,李稳,贾瑜,张锐. 物理学报. 2013(14)
[5]氧化石墨的谱学表征及分析[J]. 黄桥,孙红娟,杨勇辉. 无机化学学报. 2011(09)
[6]污水化学除磷处理技术[J]. 吕亚云. 河南化工. 2010(08)
[7]活性炭负载氧化锆制备除磷吸附剂的最佳条件研究[J]. 朱格仙,张建民,王蓓. 中国给水排水. 2008(03)
[8]污水生物除磷技术研究进展[J]. 王荣斌,李军,张宁,宋玮华,何恒海. 环境工程. 2007(01)
[9]水体富营养化成因分析[J]. 付春平,钟成华,邓春光. 重庆建筑大学学报. 2005(01)
[10]某城市湖泊中磷的循环特征及富营养化发生潜势[J]. 周启星,俞洁,陈剑,林海芳. 环境科学. 2004(05)
博士论文
[1]功能性微纳米材料的控制合成及其性能研究[D]. 庞欢.南京大学 2011
硕士论文
[1]载氧化锆生物复合材料的制备及对磷酸盐吸附性能研究[D]. 满文苍.燕山大学 2014
[2]银/石墨烯纳米复合材料的制备及其对MCF-7细胞毒性探索[D]. 郭焕焕.郑州大学 2013
[3]氢氧化锆/聚砜复合材料制备及对卤水中SO42-吸附性能研究[D]. 孟凡忠.天津大学 2012
[4]利用阴离子交换膜去除水中磷的试验研究[D]. 胡远来.湖南大学 2011
本文编号：3646447
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