磁性氧化石墨烯复合纳米材料的制备及吸附性能研究

发布时间：2018-03-23 05:09

  本文选题：氧化石墨烯　切入点：还原　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着现代工业化的快速发展导致大量工业废水被排放到自然环境中,其中的重金属只会通过迁移、转化等过程富积在生物体中同时破坏整个生态系统。吸附法由于简便,高效,环保等优点被认可为是最有效的水处理方法因此一直被广泛研究。在整个吸附反应中起吸附剂起着至关重要的作用。因此,对吸附研究的重点就是对具有优异的吸附性能吸附剂的研究。氧化石墨烯理论上是石墨烯的氧化物,有石墨烯特殊的二维片层结构同时由于氧化的原因其表面含有如羟基,羧基等含氧官能团导致其化学性质更加活跃而且这些官能也可以发生一些反应达到改善其自身性质的目的。在论文中,实验采用改良后的Hummers法制备出氧化石墨烯。之后,将其应用于MnFe_2O_4-GO-SO_3H,EDTA-CoFe_2O_4-_rGO和NiFe_2O_4-_rGO-SO_3H复合纳米材料的制备。利用各种分析手段对所获得的材料进行性质检测并作为吸附剂去处理水中Cd~(2+)和Cu~2研究其吸附性能。具体的内容如下:(1)本实验以氧化石墨烯,MnSO_4和Fe(NO_3)_3.9H_2O为反应的原料,通过一步水热合成法和叠氮盐磺化获得MnFe_2O_4-GO-SO_3H,用于去除水溶液中的Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附反应研究。实验结果表明,MnFe_2O_4-GO-SO_3H对重金属Cd~(2+)和Cu~(2+)都有着较好的吸附性能。该反应过程是一个自发放热且混乱度增加的过程。Langmuir吸附模型可以用于描述整个吸附反应过程,动力学数据是符合准二阶动力学模型。吸附Cu(Ⅱ)的最佳条件是在pH=5时,0.5 g的吸附剂加入到50 mL的反应溶液中反应300min,温度控制为40℃。吸附Cd(Ⅱ)的最佳反应条件是在pH=6时,50 m L的反应溶液中加入0.7g吸附剂反应240min温度控制为35℃。最大吸附率分别为97.95%和93.67%(2)EDTA-CoFe_2O_4-_rGO纳米材料的合成过程:利用一步水热合成法将CoFe_2O_4负载到被NaBH4还原后的氧化石墨烯表面,然后被EDTA功能化。将EDTA-CoFe_2O_4-_rGO进行表征并应用于对Cu~(2+)的吸附反应。实验结果显示,反应的最佳条件是在PH=4的条件下,0.6g的吸附剂加入到50ml的35℃的反应液中反应180min。EDTA-CoFe_2O_4-_rGO对Cu~(2+)有较好的吸附性能且最高的吸附率可以达到91.56%同时等温吸附线与朗格缪尔(Langmuir)吸附模型相吻合,通过分析实验动力学数据发现准二阶动力学模型可以很好的描述这个吸附反应。热力学数据表明:该吸附是一个放热、混乱度增加的自发过程。。(3)将氧化石墨烯超声溶解并置于80℃的水浴条件下加入一定量NaBH4颗粒发生反应获得本实验所需的还原氧化石墨烯。通过水浴合成法并利用叠氮盐磺化制备出NiFe_2O_4-_rGO-SO_3H。NiFe_2O_4-_rGO-SO_3H对Cd~(2+)吸附的效果较好。实验结果显示,0.5g吸附剂在PH=6的40℃镉离子溶液中反应120 min是最佳的吸附反应条件,吸附率可以达到95.7%。准二级动力学吸附方程可以反应整个吸附反应的吸附动力学同时朗格缪尔吸附等温方程很好的描述了整个吸附反应过程。通过热力学数据表明发现反应是一个自发且放热的过程。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB332;O647.3

【参考文献】

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本文编号：1652017