论文部分内容阅读
亚甲基蓝(MethyleneBlue,MB)是一种普遍使用的工业有机染料,广泛应用于印染、纺织等领域。亚甲基蓝具有复杂的分子结构,且带有苯环,因此难以降解并具有一定的低毒性。重金属镉(Cd)主要来源是采矿、冶炼等行业,主要应用于电镀、核工业和电子等领域。废水中镉离子可以通过食物链进入生物体内,积存于各器官内造成慢性损害,对肾脏损害最为明显,严重镉污染可能会导致骨头软化。因此,含有MB和金属镉的水体在排放到自然环境之前必须进行有效的处理。吸附法由于成本低、效率高、易操作等特点被证明是一种废水处理中非常有效的方法。碳纳米材料的出现,为水处理行业带来了新的契机,作为石墨烯的氧化衍生物,氧化石墨烯(GO)具有大的比表面积和丰富的含氧官能团,这些性质使得氧化石墨烯可以成为一种吸附性能良好的吸附剂,但由于GO易发生团聚,在吸附结束后不易回收,容易造成二次污染,所以将GO与其他材料结合,制备得到氧化石墨烯基复合材料,发挥GO优异吸附性能的同时,避免造成二次污染问题。本研究使用静电纺丝工艺将聚丙烯腈(PAN)和氧化石墨烯复合,制备得到聚丙烯腈/氧化石墨烯(PAN/GO)复合纤维薄膜,通过FESEM、HRTEM、XRD、FTIR和TGA等测试分析方法表征了 GO和PAN/GO的形貌结构及热稳定性,研究了PAN/GO复合纤维薄膜吸附MB和Cd2+的能力和原理。选取GO与PAN质量比为30%的复合纤维薄膜,PAN/GO复合纤维对MB的饱和吸附容量为132.35 mg/g,GO质量比、溶液pH值、接触时间、MB浓度以及反应温度都会对吸附容量产生一定影响;借助吸附等温线分析得出PAN/GO复合纤维对MB的吸附更符合Langmuir等温线模型;吸附动力学研究发现,PAN/GO复合纤维吸附MB的过程与Pseudo-second-order模型更接近;热力学分析得到的参数表明,PAN/GO复合纤维吸附MB的过程是自发进行的,并且是吸热过程。PAN/GO复合纤维薄膜吸附Cd2+的饱和容量为87.98 mg/g;PAN/GO复合纤维吸附Cd2+的过程更加符合Freundlich 模型。