尽管重金属离子和染料在皮革、纺织和特种化学品等工业行业有良好应用,但是它们一旦超标排放到自然界中会严重危害微生物乃至人体的健康,而且多种污染物的存在无疑增加了废水处理的难度。吸附法的材料成本低、操作性强、效率高,是处理水污染的有效手段之一。鉴于介孔氧化硅较高的比表面积、可调孔径、表面丰富的硅醇基可以实现各种功能化改性,以及氧化石墨烯丰富的含氧官能团、巨大的比表面积,两者都是绝佳的吸附剂选择。针对去除水体中多种污染物这一热点问题,并且克服传统吸附材料吸附容量低的缺点,本文拟结合石墨烯氧化物和二氧化硅的优点,研究利用不同方法合成氧化石墨烯/二氧化硅材料,并且对其进行功能化修饰后应用于吸附水体中六价铬和刚果红两种污染物。首先对制备的材料进行表征和分析,然后分别探究影响吸附的各种因素,并且利用吸附理论可探究吸附过程原理,最后对材料的选择性和可再生性能进行探究。主要的研究内容如下:(1)以氧化石墨烯为基底材料,使用不同的表面活性剂(阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂),利用共缩合法使硅源在氧化石墨烯薄片上水解生长制备出具有片状结构的氧化石墨烯/二氧化硅材料,随后用超支化聚合物HBP进行改性。扫描和透射电镜表明所制备材料是具有清晰孔道的片状结构。氮气吸脱附曲线表明孔道为多孔的,且孔径分布在1.87-3.83 nm之间。(2)采用溶胶凝胶法制备出球形介孔氧化硅,对其进行双功能化修饰后通过共价键法将其负载到氧化石墨烯上。扫描和透射电镜表明在氧化石墨烯薄片上有均匀分布的介孔氧化硅球,且硅球有清晰孔道,但孔径分布较宽。改性后的材料零点电位为7.8。(3)将所制备的两种材料分别用于吸附六价铬离子,分别探究了影响吸附的各种因素如吸附剂投加量m、吸附时间t、溶液初始浓度和pH等,得出了在m=20mg,t=1 h(共缩合法)和6 h(后接枝法),pH=2的条件下吸附效果较好。材料对六价铬离子的吸附动力学曲线更适于用准二级动力学进行描述,说明化学吸附在整个过程中起主要作用,而拟合后的等温吸附线更符合Langmuir型,基于此得到的材料对六价铬离子的最大吸附量为92.2510 mg/g(共缩合法)和93.7286 mg/g(后接枝法)。由热力学分析可知吸附过程是自发且吸热的,在吸附过程中固液界面的混乱度增加。在铬分别与铜、锌、镍离子共存的溶液中,六价铬的去除率都在90%以上,远远高于其他重金属离子。经3次循环后对六价铬的去除率仍然可达到90%以上。(4)将所制备的两种材料分别用于吸附刚果红染料,分别探究了影响吸附的各种因素如吸附剂投加量m、吸附时间t、溶液初始浓度和pH等,得出了在m=10mg,t=4 h(共缩合法)和8 h(后接枝法),pH=5-9的条件下吸附效果较好。材料对刚果红的吸附动力学曲线更适于用准二级动力学进行描述,说明化学吸附在整个过程中起主要作用,而拟合后的等温吸附线更符合Langmuir型,基于此得到的材料对刚果红的最大吸附量为416.6667 mg/g(共缩合法)和257.6944 mg/g(后接枝法)。由热力学分析可知吸附过程是自发且吸热的,在吸附过程中固液界面的混乱度增加。在刚果红、亚甲基蓝和二甲酚橙共存的溶液中,刚果红几乎被完全去除,而其他两种染料仍然存在。在再生实验研究中,第二次循环后的刚果红去除率有明显下降。