碳纳米管-石墨烯气凝胶制备及其对水中乳化油的吸附特性

以改进的Hummers-Offeman法制备出的氧化石墨(GO)与羧基化多壁碳纳米管(CNTs—COOH)为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为交联剂,乙二胺(EDA)为还原剂,水热还原法制得羧基碳纳米管-石墨烯复合气凝胶(CGA)。调整GO与CNTs—COOH的质量比获得密度在8.40~14.42 mg·cm~(-3)之间的气凝胶,并确定在GO:CNTs—COOH=3:1(质量)时得到的气凝胶的机械强度最优。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对所制备的CGA进行表征,得知GO与CNTs—COOH已成功还原组装成多孔状三维气凝胶结构。以水中乳化柴油作为研究对象,考察CGA样品在不同温度下对乳化柴油的吸附特性。结果表明,CGA的吸附量在前6 min迅速上升,在30 min左右达到吸附平衡,且平衡吸附量随温度升高而增加。吸附过程遵循准二级动力学模型,体系表观活化能为7.10 k J·mol~(-1)。利用颗粒内扩散模型分析得出,CGA对乳化油的吸附分为外表面吸附过程和内部孔道吸附过程(内部大孔道吸附、中孔道和微孔道内扩散3个阶段)。