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随着经济的不断发展,水污染问题逐渐得到人们的广泛关注,吸附技术的出现和发展为水体污染突发事件、微污染水源和工业废水的处理提供了广阔的平台。但目前工业化、规模化应用的吸附材料存在吸附容量低、针对性差、再生困难及费用高昂等缺点。石墨烯作为一种新型的吸附剂,具有巨大的比表面积和优异的吸附能力,但由于材料的水溶性,不易从液相分离,限制了其在环境和水处理领域的应用。超疏水性、易分离的石墨烯泡沫(GrapheneSponge,GS)及磁性石墨烯材料(MagneticGrapheneSponge,MGS)的成功制备,克服了传统吸附材料的缺点,将两者分别应用于水中油类有机污染物和染料的去除,考察其吸附特性,为含油微污染水源水治理、海(河)面溢油应急处理、染料废水的处理提供新思路和技术方法。 本文采用自组装原位还原技术为基础的氧化-还原法和制备石墨烯泡沫材料GS,考察其对油类等有机物的吸附效能,分析GS的吸附机制及影响因素。在此基础上,采用溶剂热还原法制备磁性石墨烯材料MGS,以罗丹明B染料为目标污染物,探究吸附剂MGS的吸附机制,并分析吸附影响因素。 制备的GS为似海绵的致密层状结构,内部及表面分布着大小不等的孔隙结构,整体上形成相互相连通的三维网状立体结构,为吸附质的表面吸附和内部扩散提供途径。GS对油类物质及有机溶剂具有良好的吸附能力,吸附迅速;吸附过程为放热反应,吸附行为是静电力、范德华力及疏水亲油性的共同作用下完成的。加热法再生GS,再生效果好,重复利用稳定性强。操作方便、实现油类的回收利用、有效地避免二次污染且易于规模制备,具备水环境突发性油污染处理的潜力。 制备的MGS的石墨烯层上附着Fe3O4磁性粒子,在外加磁场作用下迅速实现分离。MGS对罗丹明B具有很强的吸附能力,饱和吸附量达63.5mg/g;吸附过程是一个连续性的分段过程,符合伪二级动力学吸附模型;吸附符合BET等温吸附方程,对罗丹明B的吸附行为是发生在表面的多分子层吸附和孔隙内部的扩散过程。溶液温度和pH对吸附吸附效果产生影响,吸附行为是通过静电力、范德华力及氢键共同作用下完成的。运用乙醇溶剂再生MGS,再生效果良好,五次循环利用周期后,吸附量为初始的80%左右。