论文部分内容阅读
背景染料是主要的水体污染物之一,来源于医药、制革工业、纺织、电镀、化妆品等行业,大部分染料分子结构复杂稳定,难以生物降解。吸附法是目前用于清除染料污染的常用方法之一。石墨烯(Graphene)由于结构独特、性能优异、理论研究价值高、应用前景广阔而备受关注。由于石墨烯具有强烈的π-π堆积作用和超高的理论比表面积,因此具有很强的吸附能力和较大的吸附容量,是一种较为理想的吸附材料。石墨烯对染料的吸附主要归因于静电力和π-π堆积作用,一方面石墨烯对具有π共轭体系的染料分子具有强烈的π-π堆积作用,另一方面由于静电力的存在,表现出对阳离子染料高吸附量和对阴离子染料的吸附量偏低。目的通过对石墨烯进行修饰,增强修饰后石墨烯对染料的吸附能力,研究二者之间的相互作用。方法石墨烯的修饰是由三步完成的,第一步,Hummers法制备氧化石墨烯。第二步,再采用键合或氢键的方式对氧化石墨烯修饰,以改变石墨烯的表面电性。第三步,用肼和氨还原功能化的氧化石墨烯。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、热重/同步差热分析仪(TGA/DSC)对修饰石墨烯进行表征。观察p H值、Na Cl浓度、温度、染料浓度等因素对染料吸附作用的影响,并绘制吸附等温线和吸附动力学曲线。结果(1)乙二胺(EDA)和三乙烯四胺(TETA)通过酰胺键成功修饰到石墨烯上。p H值对吸附甲基橙效果的影响较大,而Na Cl浓度对吸附效果几乎无影响。温度、甲基橙浓度对吸附效果的影响较大。吸附动力学符合伪二级动力学模型。(2)环糊精通过氢键作用与石墨烯生成β-CD-rGO复合物。β-CD-rGO对染料的吸附过程是一个吸热过程。β-CD-rGO对染料的吸附符合Langmuir吸附等温式。四种染料的吸附自由能都在-20到0 k J/mol之间,说明β-CD-rGO对染料的吸附为物理吸附。β-CD-rGO对染料的吸附过程符合伪二级动力学模型。结论(1)乙二胺和三乙烯四胺修饰石墨烯改变了其表面的电荷,改性后的修饰石墨烯对阴离子染料甲基橙的吸附能力优于石墨烯。(2)β-CD-rGO对染料的吸附效果优于rGO的吸附效果。