氨基改性磁性氧化石墨烯的制备及其对重金属离子的吸附研究
发布时间：2021-11-10 18:52
随着城市化和工业的迅速发展,大量的重金属通过工业废水排放或日用品的方式进入自然环境中。由于处理不当而造成了一系列水体重金属污染问题。在处理水体重金属污染的各种方法中,由于吸附法具有操作简单、吸附容量大和吸附剂可再生等优点,是目前最常用的方法。氧化石墨烯（GO）是一种具有高比表面积的片层碳材料,拥有大量含氧官能团,可作为重金属离子的吸附剂。但氧化石墨烯在吸附重金属离子后存在分离难和再生性较差的缺点,因此需要对其进行进一步改性。氧化石墨烯磁性化可有效解决这一问题,但磁性化后吸附容量会显著降低,需要进一步改性以提高吸附性能。由于带孤对电子的官能团对重金属离子有较强的的络合能力,因此可以通过掺杂或共价接枝向氧化石墨烯材料中引入N、S、O等元素来提高吸附性能。虽然目前已有许多关于改性氧化石墨烯复合吸附剂的研究,但关于对重金属离子具有较强选择性吸附的改性研究仍然较少。本文以氧化石墨烯为原料,首先与四氧化三铁磁性纳米粒子复合,然后进行氨基接枝改性,制备出对重金属离子具有一定吸附选择性的磁性氧化石墨烯复合材料吸附剂。使用傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧化石墨烯的结构图[32]
第二章氨基硫脲改性磁性氧化石墨烯吸附剂的制备及其对Hg2+和Zn2+的吸附性能研究17图2-1TSC/MGO的制备过程Fig.2-1PreparationofTSC/MGO2.2.3结构和形貌表征使用分析纯溴化钾作背景进行压片，在BrukerFT-IR光谱仪(Tensor27，德国)上测定样品在4000~400cm-1范围内的傅里叶变换红外(FT-IR)光谱。用Bruker衍射仪(D8Advance，德国)记录样品的X射线衍射(XRD)图谱，测试的2范围为5~80。使用扫描电子显微镜(SEM)(SU8220,日本)测定原料和产物的形态结构，样品通过乙醇溶剂法超声分散，再用毛细管将其均匀点在样品板上烘干。热重分析(TGA)仪器(Q600SDT，美国)以10C/min的加热速率在氮气环境中进行，测试温度范围为35~600C。使用比表面及孔径分析仪(3H-2000PS1，北京贝士德仪器公司)，N2作吸附质，通过吸附-脱附氮气的方法测定产物的比表面积和孔径大校2.2.4吸附实验2.2.4.1不同重金属离子的吸附取5份20mg中间产物(MGO)，分别添加到依次装有50mL、pH=5、浓度为0.01molL-1的Pb2+，Cd2+，Cu2+，Zn2+，Hg2+溶液的250mL锥形瓶中。在温度为300.15K的条件下，以170rpm的转速振荡吸附2h，并通过计算得到吸附剂对各种重金属离子的吸附量。吸附前后的重金属离子浓度使用0.01molL-1的EDTA溶液通过络合滴定法滴定。同样的，在相同条件下取5份20mg中间产物(TSC/MGO)，分别添加到依次装有不同重金属离子溶液的锥形瓶中进行吸附实验，然后外壁放置磁铁吸引聚集吸附剂，滴定吸附前后溶液中的重金属离子浓度。通过计算得到吸附剂对各种重金属离子的吸附量。其中，吸附剂对重金属离子的平衡吸附量通过下述等式得到：
GO(a,b)和TSC/MGO(c,d)的扫描电镜
【参考文献】：
期刊论文
[1]氨基功能化磁性氧化石墨烯吸附亚甲基蓝的性能探讨[J]. 常会,范文娟,曾成华,邹旺材. 冶金分析. 2019(08)
[2]2017中国生态环境状况公报[J]. 环境经济. 2018(11)
[3]食品中重金属去除技术研究进展[J]. 叶萌祺,杜宗军,陈冠军. 现代食品科技. 2017(10)
[4]有机污水的生化处理[J]. 刘薇薇. 天津化工. 2017(02)
[5]精氨酸接枝壳聚糖的工艺优化及其对Cu2+、Ni2+的吸附特性[J]. 张转玲,张毅,张昊,刘叶. 离子交换与吸附. 2016(05)
[6]Adsorption of Hg（Ⅱ） from aqueous solution using thiourea functionalized chelating fiber[J]. Xiaoxia Yao,Huicai Wang,Zhenhua Ma,Mingqiang Liu,Xiuqing Zhao,Dai Jia. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(10)
[7]氧化石墨烯制备方法的优化改进[J]. 张亚飞,庆健,王海风. 广州化工. 2016(19)
[8]台州铅蓄电池污染事故对环境的破坏及其影响分析[J]. 蔡秉成. 化工管理. 2015(33)
[9]浅谈食品中重金属的危害及应对措施[J]. 孙冬梅. 食品安全导刊. 2015(15)
[10]石墨烯及其复合材料对水中重金属离子的吸附性能研究[J]. 冯冬燕,孙怡然,于飞,李晨璐,李强,郭永福,白仁碧,马杰. 功能材料. 2015(03)
硕士论文
[1]改性氧化石墨烯复合物的制备及应用研究[D]. 李时雨.北京建筑大学 2019
本文编号：3487762
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧化石墨烯的结构图[32]
第二章氨基硫脲改性磁性氧化石墨烯吸附剂的制备及其对Hg2+和Zn2+的吸附性能研究17图2-1TSC/MGO的制备过程Fig.2-1PreparationofTSC/MGO2.2.3结构和形貌表征使用分析纯溴化钾作背景进行压片，在BrukerFT-IR光谱仪(Tensor27，德国)上测定样品在4000~400cm-1范围内的傅里叶变换红外(FT-IR)光谱。用Bruker衍射仪(D8Advance，德国)记录样品的X射线衍射(XRD)图谱，测试的2范围为5~80。使用扫描电子显微镜(SEM)(SU8220,日本)测定原料和产物的形态结构，样品通过乙醇溶剂法超声分散，再用毛细管将其均匀点在样品板上烘干。热重分析(TGA)仪器(Q600SDT，美国)以10C/min的加热速率在氮气环境中进行，测试温度范围为35~600C。使用比表面及孔径分析仪(3H-2000PS1，北京贝士德仪器公司)，N2作吸附质，通过吸附-脱附氮气的方法测定产物的比表面积和孔径大校2.2.4吸附实验2.2.4.1不同重金属离子的吸附取5份20mg中间产物(MGO)，分别添加到依次装有50mL、pH=5、浓度为0.01molL-1的Pb2+，Cd2+，Cu2+，Zn2+，Hg2+溶液的250mL锥形瓶中。在温度为300.15K的条件下，以170rpm的转速振荡吸附2h，并通过计算得到吸附剂对各种重金属离子的吸附量。吸附前后的重金属离子浓度使用0.01molL-1的EDTA溶液通过络合滴定法滴定。同样的，在相同条件下取5份20mg中间产物(TSC/MGO)，分别添加到依次装有不同重金属离子溶液的锥形瓶中进行吸附实验，然后外壁放置磁铁吸引聚集吸附剂，滴定吸附前后溶液中的重金属离子浓度。通过计算得到吸附剂对各种重金属离子的吸附量。其中，吸附剂对重金属离子的平衡吸附量通过下述等式得到：
GO(a,b)和TSC/MGO(c,d)的扫描电镜
【参考文献】：
期刊论文
[1]氨基功能化磁性氧化石墨烯吸附亚甲基蓝的性能探讨[J]. 常会,范文娟,曾成华,邹旺材. 冶金分析. 2019(08)
[2]2017中国生态环境状况公报[J]. 环境经济. 2018(11)
[3]食品中重金属去除技术研究进展[J]. 叶萌祺,杜宗军,陈冠军. 现代食品科技. 2017(10)
[4]有机污水的生化处理[J]. 刘薇薇. 天津化工. 2017(02)
[5]精氨酸接枝壳聚糖的工艺优化及其对Cu2+、Ni2+的吸附特性[J]. 张转玲,张毅,张昊,刘叶. 离子交换与吸附. 2016(05)
[6]Adsorption of Hg（Ⅱ） from aqueous solution using thiourea functionalized chelating fiber[J]. Xiaoxia Yao,Huicai Wang,Zhenhua Ma,Mingqiang Liu,Xiuqing Zhao,Dai Jia. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(10)
[7]氧化石墨烯制备方法的优化改进[J]. 张亚飞,庆健,王海风. 广州化工. 2016(19)
[8]台州铅蓄电池污染事故对环境的破坏及其影响分析[J]. 蔡秉成. 化工管理. 2015(33)
[9]浅谈食品中重金属的危害及应对措施[J]. 孙冬梅. 食品安全导刊. 2015(15)
[10]石墨烯及其复合材料对水中重金属离子的吸附性能研究[J]. 冯冬燕,孙怡然,于飞,李晨璐,李强,郭永福,白仁碧,马杰. 功能材料. 2015(03)
硕士论文
[1]改性氧化石墨烯复合物的制备及应用研究[D]. 李时雨.北京建筑大学 2019
本文编号：3487762
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