功能化石墨烯气凝胶的制备及对农药吸附性能的研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:susanna2005
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近年来,越来越多的人关注到含农药废水的任意排放给环境造成的严重影响,同时也引起了人们越来越广泛的关注。吸附性能好的吸附剂去除废水中的农药具有广阔的应用前景。本文研究了石墨烯气凝胶基复合吸附材料对水中农药的吸附过程,并讨论了吸附机理。讨论了使用这种材料处理含农药废水的可行性。本论文的研究内容主要包括以下四个部分:(1)通过改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,并将羧基化的壳聚糖负载在氧化石墨烯表面,最终通过冷冻干燥法成功制备了羧甲基壳聚糖-氧化石墨烯气凝胶。利用FTIR、SEM、TEM、XRD、比表面积等手段对复合材料进行表征,通过对草甘膦的吸附,研究了其吸附性能。研究表明:羧甲基壳聚糖-氧化石墨烯气凝胶在pH为5.0、催化剂用量0.075 g·L-1、吸附100 min条件下,对草甘膦的吸附过程符合二级动力学模型,吸附等温线数据拟合后符合Langmuir吸附等温线模型,此时,其最大吸附量可达到585.7mg·g-1,在吸附量基本不变的情况下,可重复使用30次左右。(2)利用修正的Hummers法制得氧化石墨烯,将制得的氧化石墨烯与环糊精相互交联,利用冷冻干燥技术制得环糊精-氧化石墨烯气凝胶。利用FTIR、SEM、XRD、比表面积等手段对复合材料进行表征,之后以草甘膦为吸附对象研究了复合材料的吸附性能。研究表明:环糊精-氧化石墨烯气凝胶在pH为3.0,催化剂用量为0.009 g·L-1,降解100 min时可达到最大吸附量841.4 mg·g-1,此吸附剂对草甘膦的吸附过程符合二级吸附动力学模型,吸附等温线为Langmuir模型,吸附剂重复使用30次,其最大吸附量基本不变,吸附剂基本可以保持最初的状态。(3)制备了羧基化碳纳米管,并通过交联法将氧化石墨烯和羧基化碳纳米管相结合,最后通过冷冻干燥技术成功制备了羧基化碳纳米管-氧化石墨烯气凝胶。利用FTIR、SEM、TEM和XRD等手段对复合材料进行表征。并对草甘膦进行吸附实验,以研究复合材料的吸附性能。研究表明:羧基化碳纳米管-氧化石墨烯气凝胶在pH为8.0,催化剂用量0.070 g·L-1,吸附90 min时基本达到吸附平衡,此吸附过程基本符合二级吸附动力学模型,吸附等温线模型更接近Freundlich吸附等温线模型,其最大吸附量可达到378.5 mg·g-1,保持吸附量基本不变的情况下,可重复使用次数达到15次。(4)利用羟醛缩合制得对叔丁基杯芳烃,再将制备的氧化石墨烯与对叔丁基杯芳烃交联,最后通过冷冻干燥技术成功制备了杯芳烃-氧化石墨烯气凝胶。利用FTIR、SEM和XRD等手段对复合材料进行表征。并对草甘膦进行吸附,研究复合材料的吸附性能。研究表明:杯芳烃氧化石墨烯气凝胶在pH为3.0,催化剂用量0.050 g·L-1,催化90 min条件下对草甘膦的吸附可达到平衡,此时最大吸附量可达到369.4 mg·g-1,该吸附过程的动力学模型更符合二级吸附动力学,吸附等温线拟合为Langmuir吸附等温线模型,在吸附量基本不变的情况下,该吸附剂可重复使用15次左右。
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