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氧化石墨烯(GO)是一种二维结构的片状纳米材料,其表面及其边缘含有丰富的含氧官能团,如-OH、-COOH和环氧基等,是一种很好的吸附材料,对含汞废水有较好的吸附能力,但在吸附过后难以分离。为了解决这一难题,本课题以磁珠为载体,用壳聚糖(CS)包裹磁珠,将氧化石墨烯负载在包裹了壳聚糖后的磁珠表面上,最后通过环氧氯丙烷交联固化的方法制备出氧化石墨烯/磁珠复合吸附材料(MCGO),通过正交试验探索MCGO吸附Hg(Ⅱ)的最佳制备条件,并以扫描电子显微镜(SEM)、漫反射傅立叶红外光谱(DRIFT)、X-射线电子能谱(XPS)、X-射线衍射(XRD)对MCGO进行表征分析。以静态吸附试验研究初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间、温度、pH值、离子强度和共存阴、阳离子对MCGO吸附Hg(Ⅱ)的影响,探讨MCGO对Hg(Ⅱ)的吸附动力学及热力学,并研究其吸附机理及循环再生性能。主要结论如下:(1)本文以壳聚糖交联的方法将GO负载到磁珠上制备氧化石墨烯/磁珠复合吸附材料,以正交试验的方法确定该复合吸附材料吸附Hg(Ⅱ)的最佳制备条件为:GO(15 mL)、CS浓度(4.0%)、环氧氯丙烷用量(0.5 mL)、交联温度(30℃)。XRD分析表明磁珠中含有磁赤铁矿(γ-Fe2O3),具有磁性;SEM表征表明磁珠多为粒度较细的球状颗粒和疏松的不规则玻璃体组成,表面粗糙,负载GO后,出现明显的褶皱;DRIFT分析表明,相对于磁珠,MCGO上出现元素C和N以及新的振动吸收峰C-O、C-N、N-H,表明GO和CS成功负载到磁珠上。(2)以低浓度Hg(Ⅱ)为目标污染物,研究MCGO的吸附性能。MCGO对Hg(Ⅱ)的吸附效果随着吸附时间和吸附温度的增加而增加;pH为2~12范围内,MCGO对Hg(Ⅱ)的吸附效果先增大后减小,在pH值为7.19时,其吸附效果最好;离子强度对MCGO吸附Hg(Ⅱ)的效果没有明显影响;共存阳离子中Fe3+和Pb2+抑制MCGO对Hg(Ⅱ)的吸附,且影响较大;共存阴离子大体趋势上是促进MCGO对Hg(Ⅱ)的吸附。(3)MCGO对Hg(Ⅱ)的吸附在2 h后基本达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学模型,其吸附热力学符合Freundlich等温吸附模型。ΔH0=4.294 kJ/mol,ΔG0=-0.394~-0.944 kJ/mol,ΔS0=15.731 J/(mol·K),表明该吸附过程是一个自发、吸热、熵增的过程。(4)根据其动力学模型拟合和等温线模型拟合,表明其吸附过程不是单分子层吸附,既有物理吸附,又有化学吸附;结合MCGO吸附Hg(Ⅱ)前后的DRIFT和XPS进行表征分析,初步推断其吸附机理为静电吸引作用和络合配位作用。(5)以0.1 mol/L的硫脲和0.2 mol/L HCl溶液等体积混合作为解吸剂,对MCGO进行解吸实验。当解吸时间达到18 h后,解吸基本达到平衡。当解吸24h后,其解吸率达到85.69%,且解吸过程符合抛物线方程,说明该解吸过程是一个扩散控制过程;MCGO循环使用4次后,对Hg(Ⅱ)的去除率为40.97%,表明MCGO仍有一定的再吸附能力。