氧化石墨烯/硅藻土复合材料的制备及去除废水中亚甲基蓝的应用

将天然硅藻土与Hummers法制得的氧化石墨烯进行复合,得到氧化石墨烯/硅藻土复合材料,并研究了该复合材料对亚甲基蓝染料的吸附过程。复合材料与亚甲基蓝染料处理时间为30min,初始溶液pH=8时,亚甲基蓝的脱色率和吸附量可达最大;吸附剂质量浓度为2mg/mL时,脱色率可达95%以上。氧化石墨烯/硅藻土吸附亚甲基蓝的过程可以用二级动力学模型很好地拟合,说明吸附速率对初始浓度较为敏感,主要为化学吸附。吸附等温线符合Freundlich等温线模型,已测得亚甲基蓝在氧化石墨烯(GO)/硅藻土上的最大吸附量为125mg/g。     

多孔胺基化氧化石墨烯基材料对CO_2的吸附性能研究

以乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、四乙烯五胺(TEPA)、聚乙烯亚胺(PEI)等多胺基化合物为表面改性剂,氧化石墨烯(GO)材料为载体,采用嫁接法辅以超声处理制备了表面胺基功能化多孔吸附材料,用于CO_2气体的吸附捕集。所制备的多孔吸附材料孔径约为1.35～4.34 nm,比表面积约为98.032～210.465 m~2/g。制备的四种吸附材料中,以PEI功能化吸附材料对CO_2的吸附容量最大,70℃下达到了1.5 mmol/g,且经过20次循环吸附/脱附实验后,其CO_2吸附量基本不变。吸附过程的吸附等温线线型为Ⅰ型优惠型,另外吸附实验数据与Avrami模型模拟结果符合性较好。     

磺酸苯偶氮石墨烯材料对重金属离子的吸附性能

将4-氯苯胺-3-磺酸接枝到RGO表面,合成新型苯偶氮功能化还原氧化石墨烯材料(RGOSPA),吸附水体中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)。实验显示RGOSPA吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)溶液的最佳p H值为5. 0,吸附Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最佳p H值为5. 5,对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量分别为457. 4,60. 1,63. 7,186. 2,116. 1 mg/g。吸附动力学研究表明,RGOSPA在10 min达到平衡吸附量的80%,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线研究表明,与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程。RGOSPA通过离子交换与配位达到对重金属离子的吸附效果,可作为去除重金属离子的良好吸附剂。     

多孔胺基化氧化石墨烯基材料对CO2的吸附性能研究

以乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、四乙烯五胺(TEPA)、聚乙烯亚胺(PEI)等多胺基化合物为表面改性剂,氧化石墨烯(GO)材料为载体,采用嫁接法辅以超声处理制备了表面胺基功能化多孔吸附材料,用于CO₂气体的吸附捕集。所制备的多孔吸附材料孔径约为1.35~4.34 nm,比表面积约为98.032~210.465 m²/g。制备的四种吸附材料中,以PEI功能化吸附材料对CO₂的吸附容量最大,70℃下达到了1.5 mmol/g,且经过20次循环吸附/脱附实验后,其CO₂吸附量基本不变。吸附过程的吸附等温线线型为Ⅰ型优惠型,另外吸附实验数据与Avrami模型模拟结果符合性较好。     

粉煤灰改性及其吸附废水中Pb(Ⅱ)的研究

采用高温焙烧法制备改性粉煤灰(MFA),考察了改性粉煤灰投加量、初始pH、吸附时间对水中Pb(Ⅱ)吸附效果的影响,通过吸附动力学方程和吸附等温线方程对吸附机理进行了分析。结果表明,在温度30℃,初始Pb(Ⅱ)浓度40 mg/L,MFA投加量2 g/L,pH为5.5,吸附时间为30 min时,Pb(Ⅱ)的吸附率达到97.97%,水中残留的Pb(Ⅱ)浓度低于1.0 mg/L,满足排放标准的要求。吸附动力学符合拟二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程,吸附机制为化学吸附。     

氧化石墨烯/金属离子复合改性沸石体外吸附花生粕中黄曲霉毒素B1性能研究

在动物饲料中添加吸附剂是减轻真菌毒素污染不良影响的有效途径。为了制备饲料黄曲霉毒素B₁(AFB₁)高效脱毒剂,采用固相分散法制备了氧化石墨烯/金属离子复合改性沸石,通过研究其在模拟胃环境(pH=2)和肠环境(pH=6.8)下对花生粕中AFB₁的体外吸附率,筛选出最优复合改性沸石,并对其进行结构表征及吸附性能研究。结果表明：氧化石墨烯/钙离子复合改性沸石(GO-Ca-Z)对花生粕中AFB₁的吸附率最高;其具有丰富的孔隙;在pH为2和6.8的环境下,GO-Ca-Z(2∶1)(GO与Ca-Z的质量比为2∶1)的最大吸附量分别为0.046 mg/g和0.036 mg/g,与未改性的沸石相比,吸附量分别提高了2.42和3倍;吸附过程符合准二级模型,说明化学吸附在吸附体系中起到主要作用;经过酸浸泡后GO-Ca-Z(2∶1)比表面积和总孔体积显著增加,说明酸处理有利于提高材料的吸附性能。     

磺酸苯偶氮石墨烯材料对重金属离子的吸附性能

将4-氯苯胺-3-磺酸接枝到RGO表面,合成新型苯偶氮功能化还原氧化石墨烯材料(RGOSPA),吸附水体中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)。实验显示RGOSPA吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)溶液的最佳p H值为5. 0,吸附Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最佳p H值为5. 5,对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量分别为457. 4,60. 1,63. 7,186. 2,116. 1 mg/g。吸附动力学研究表明,RGOSPA在10 min达到平衡吸附量的80%,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线研究表明,与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程。RGOSPA通过离子交换与配位达到对重金属离子的吸附效果,可作为去除重金属离子的良好吸附剂。     

石墨烯基复合物的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附

以三乙烯四胺(TETA)为改性剂，还原氧化石墨烯(rGO)、聚乙烯醇(PVA)为基体，通过水热法制备氨基修饰还原氧化石墨烯/聚乙烯醇(N-rGO/PVA)复合物，并应用于对Cr(Ⅵ)的吸附。红外结果表明，氨基已成功接枝到rGO/PVA基体。t=25℃、pH=5、w(TETA)=30%,N-rGO/PVA复合物对初始ρ[Cr(Ⅵ)]=50 mg/L的吸附量从16.0 mg/g提高至66.2 mg/g。由Langmuir方程计算出N-rGO/PVA对Cr(Ⅵ)的最大理论吸附量为303.0 mg/g,吸附等温线和动力学模型分析表明，该过程主要为均质、单分子层化学吸附。重复使用5次后的吸附量仍为原来的77.6%,表明N-rGO/PVA具有良好的再生性。     

L-半胱氨酸改性氧化石墨烯去除水中Hg(Ⅱ)

通过简单一步合成法,以L-半胱氨酸(L-Cysteine)作为改性剂,合成了工业级半胱氨酸功能化氧化石墨烯吸附剂L-Cysteine-GO。考察了不同条件下L-Cysteine-GO对Hg(Ⅱ)吸附性能的变化,如pH、吸附剂投加量、接触时间等;通过FTIR、拉曼光谱和SEM等表征手段,以探究该材料的吸附性能及机理。实验结果表明,当初始Hg(Ⅱ)浓度为200 mg/L、pH为7、投加量为1 g/L、吸附时间为60 min、温度为25℃时,最大吸附量为160.71 mg/g。准二级动力学、Freundlich模型与微观表征结果提示吸附机理为巯基等官能团对Hg(Ⅱ)的化学键合、材料对汞的静电吸附作用,主要为多层化学吸附。     

氨基化HKUST-1制备及吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)性能

采用溶剂热法合成了HKUST-1,以三乙烯四胺(TETA)采用后修饰法对HKUST-1进行改性,制得氨基功能化HKUST-1吸附剂TETA-[Cu_3(BTC)_2],对其进行了表征,并考察了其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,TETA成功接枝到HKUST-1上,TETA-[Cu_3(BTC)_2]具有介孔材料特性,具有较大的比表面积(976.8 m~2/g)和高密度氨基官能团,对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)有较高的吸附量。吸附等温线拟合结果均符合Langmuir模型,拟合的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的最大吸附容量分别为310.6、256.4 mg/g;拟合结果均符合拟2级吸附动力学模型,说明过程以化学吸附为主。TETA-[Cu_3(BTC)_2]在去除水溶液中重金属离子方面有潜在的良好应用前景。     

巯基改性木薯秸秆对Cd(Ⅱ)吸附性能的研究

通过化学改性的方法向木薯秸秆中添加巯基官能团,研究了溶液的p H、投加量、吸附时间、Cd(Ⅱ)的初始含量以及温度对其吸附性能的影响,并通过扫描电镜、红外光谱、元素分析和X射线光电子能谱等技术分析表征,研究吸附机理。结果表明,经过巯基改性后的木薯秸秆的吸附量得到提升,吸附量随p H的升高而增大,随温度的升高而降低。适宜的p H为6~8,对Cd(Ⅱ)的吸附120 min内达到平衡。吸附Cd(Ⅱ)的反应符合Langmiur等温模型和准2级动力学方程,最大吸附量为72.09 mg/g。吸附过程为自发的放热过程。     

4A分子筛-凹凸棒土颗粒对水中Cd(Ⅱ)的吸附

以4A分子筛粉末和凹凸棒土粉末为原材料制备了4A分子筛-凹凸棒土颗粒,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪等对其形貌和结构进行了表征,并研究了不同p H、不同Cd(Ⅱ)含量时4A-凹土颗粒对Cd(Ⅱ)的吸附行为。结果表明,4A-凹土颗粒疏松多孔,表面及内部有许多孔径较均匀的孔道;当p H=3.9~12.9、Cd(Ⅱ)的质量浓度为100mg/L、反应时间1 h、投加量1 g/L时,4A-凹土对Cd(Ⅱ)的去除率为80%~100%;吸附过程符合准2级速率方程和Langmuir等温线,表明4A-凹土对Cd(Ⅱ)的吸附为快速的单分子层化学吸附,计算得到最大吸附容量可达212.8 mg/g;交换出来的Na~+与吸附的Cd~(2+)摩尔比约为理论值2倍,因而Cd(Ⅱ)的去除机理主要是离子交换吸附。     

聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到氧化石墨烯(GO)表面,得到聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯(GO-PEI)材料。通过FTIR、XRD、TGA对GO-PEI的结构及PEI接枝量进行表征,并研究其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明,PEI成功接枝到GO表面,其氨基含量为13.72 mmol/g。GO-PEI对Cr(Ⅵ)表现出优良的吸附性能,其吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。GO-PEI对Cr(Ⅵ)的去除是吸附与化学还原共同作用的结果。     

过氧化制备磁性氧化石墨烯及对铀的吸附研究

利用过氧化法制备出氧化石墨烯,在氮气的保护下合成磁性氧化石墨烯(MGO)。考察了溶液pH、铀的初始浓度、吸附时间和吸附温度对铀吸附影响。用电镜扫描和XRD对MGO进行了形貌结构表征,确定了Fe_3O_4成功的负载在氧化石墨烯上。结果表明,吸附等温线符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学,热力学表明吸附为自发吸热过程。最大吸附为224.93 mg/g。     

磁性三乙烯四胺氧化石墨烯对Cu2+的吸附行为

为了提高氧化石墨烯(GO)的吸附能力和分离效果,采用恒温搅拌法和水热法制备磁性三乙烯四胺氧化石墨烯(M-T-GO)复合吸附剂。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和透射电镜(TEM)测试方法对其进行表征,并对M-T-GO对Cu²⁺的pH、吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学进行研究。结果表明,M-T-GO对Cu²⁺的吸附符合二级反应动力学和Langmuir吸附等温式描述,吸附反应为自发吸热过程,饱和吸附量为245.09 mg·g^-1,同时具有快速分离和易再生的优点。采用X射线光电子能谱(XPS)推测M-T-GO对Cu²⁺的吸附机理,结果表明M-T-GO主要通过螯合作用和静电引力对Cu²⁺进行吸附。     

聚乙烯亚胺改性氧化石墨对水中铜离子的吸附性能研究

通过将聚乙烯亚胺(PEI)嫁接到氧化石墨(GO)表面,制备出聚乙烯亚胺改性氧化石墨(PEI-GO)复合物。通过FT-IR、TEM、XPS、TGA和拉曼光谱等对其进行表征,结果表明PEI成功嫁接到GO表面,同时研究了PEI-GO对水中Cu(Ⅱ)的吸脱附性能。PEI-GO对Cu(Ⅱ)的吸附动力学可以用准二级动力学方程描述,吸附等温线可用Langmuir方程模拟,吸附过程呈现单层吸附现象,PEI-GO在pH 5、5 mg/L Cu(Ⅱ)溶液中最大吸附容量可达205 mg/g。经过5次循环再生实验发现去除率仍保持58.3%,表明PEI-GO对水中Cu(Ⅱ)去除效果明显,是一种性能优异的吸附剂。     

氧化石墨烯/二氧化硅纳米材料吸附铬离子的性能研究

采用一种简便新方法制备了氧化石墨烯/二氧化硅(GO/SiO₂)复合纳米吸附剂，用傅里叶红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)进行了表征。研究了GO/SiO₂复合纳米材料对铬离子(VI)吸附性能，采用动力学分析，等温线模型评价了其吸附过程。结果表明：在pH值=4时，GO/SiO₂复合纳米材料对Cr(VI)最大吸附量为181.81 mg/g,其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温模型。     

改性煤基腐黑物对Cd(Ⅱ)的吸附效果及其机理研究

针对山西煤基腐黑物(SCH)碱性高和对重金属吸附率低的问题,以山西省灵石县风化煤为原料,提取SCH,采用Ca(OH)2对SCH进行改性制备改性山西煤基腐黑物(Ca-SCH),并通过表征分析和静态吸附实验,探究SCH和Ca-SCH对Cd(Ⅱ)的吸附动力学和热力学特性。研究结果表明,通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)法和X射线光电子能谱(XPS)证实Ca(Ⅱ)可以成功负载到SCH表面,且改性后Ca-SCH表面粗糙,孔径增大,含氧官能团含量增加,利于对Cd(Ⅱ)的吸附。SCH和Ca-SCH在120 min内达到吸附平衡,符合准二级动力学、Langmuir和Freundlich模型。Ca-SCH对Cd(Ⅱ)的最大吸附量(Qm)为89.29 mg/g,较SCH增加了23.23%。化学改性后,Ca(Ⅱ)负载到SCH表面,通过Ca(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的离子交换可提高SCH的吸附性能,对土壤中Cd(Ⅱ)的钝化具有重要意义。     

黄麻活性炭纤维的改性及其对Pb(Ⅱ)的吸附研究

研究探讨了微波辅助硝酸氧化改性对黄麻活性炭纤维(ACF)理化性质的影响及其对Pb(Ⅱ)吸附动力学等温线研究。正交试验显示最佳改性条件为:硝酸浓度9mol/L,改性温度140℃,改性时间15min,微波功率800W。采用比表面积及孔隙分析,以及Boehm滴定表征了改性前后活性炭纤维的物理化学系特征,说明改性后黄麻活性炭纤维微孔比表面积占比增大、表面官能团增加。吸附过程符合Langmuir等温线,改性后最大吸附量由72. 28mg/g增加到192. 64mg/g。吸附过程受颗粒内扩散和膜扩散过程的共同控制。     

氧化石墨烯-壳聚糖纤维制备及其对染料吸附性能

选取壳聚糖和聚乙烯醇与氧化石墨烯共混复合,通过湿法纺丝工艺技术,制备不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯-壳聚糖复合纤维。利用扫描电镜和红外光谱表征了复合纤维的微观结构和化学组成,结果表明:复合纤维成形较好,氧化石墨烯与壳聚糖之间形成了稳定的氢键。通过染料吸附试验可知:氧化石墨烯可明显提高复合纤维对染料的吸附能力,当氧化石墨烯质量分数为1%时,吸附效果最理想,吸附量可达407 mg/g,有望用于印染废水的综合处理。