论文部分内容阅读
针对重金属离子和染料的排放造成水环境的严重污染,本文采用吸附技术对重金属离子和染料进行快速分离,净化水体。并且制备一种改良后氧化石墨烯作为高效,易分离的吸附材料,以拓展吸附技术在水体净化中的应用。本研究首先采用恒温搅拌法将三乙烯四胺（TETA）修饰到GO表面,后采用水热法将磁性纳米粒子铁酸钴（Co Fe2O4）负载到GO片层上,成功制得便于分离的新型吸附材料——磁性三乙烯四胺氧化石墨烯（MTGO）。傅里叶红外变换（FTIR）和X-射线光电子能谱（XPS）结果表明GO通过化学键与TETA连结增加了吸附位点。扫电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）和X-射线衍射（XRD）表征了MTGO的层状褶皱结构,同时证明了磁性铁酸钴纳米颗粒被成功引入,均匀分布于GO片层上。MTGO达到最佳吸附和磁性分离效果的组分（TETA,Co Fe2O4和GO）比例被确定。应用该比例的复合吸附剂MTGO在重金属离子Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）以及离子型染料分子酒石黄（TY）、亚甲基蓝（MB）的吸附中表现出比GO更高效的吸附性能并能多次循环使用。对于Cr（Ⅵ）当吸附条件pH为2.0,初始浓度为200 mg·L-1,吸附时间为2 h时,达到Cr（Ⅵ）吸附平衡;吸附循环5次后吸附量稳定在134.56 mg·g-1。对于Cu（Ⅱ）,当pH=4.0,初始浓度为100 mg·L-1,吸附时间为2 h,达到Cu（Ⅱ）吸附平衡;吸附循环3次后吸附量稳定在201.46 mg·g-1;吸附Cr（Ⅵ）和Cu（Ⅱ）过程均符合拟二级反应动力学和Langmuir吸附等温模型的描述,升高温度有利于吸附反应进行。由Langmuir吸附等温模型拟合结果可知Cr（Ⅵ）的饱和吸附量为183.82 mg·g-1,Cu（Ⅱ）的饱和吸附量为245.09 mg·g-1。对于重金属离子的吸附机理被推测为:MTGO主要通过静电引力对Cr（Ⅵ）进行吸附,在较低pH下MTGO可将吸附的Cr（Ⅵ）部分还原为Cr（Ⅲ）;MTGO主要通过螯合作用对Cu（Ⅱ）进行吸附。另一方面对于染料分子TY,当pH=1.0时MTGO对TY的吸附效果较好,当初始浓度为200 mg·L-1,吸附时间为2.5 h时达到TY吸附平衡;对于MB,当pH=12.0时MTGO的吸附效果较好,初始浓度为200 mg·L-1,吸附时间为5 h达到MB吸附平衡;循环再生5次后TY和MB的吸附量分别稳定在118.65mg·g-1和111.76 mg·g-1;TY和MB的吸附过程均符合拟二级反应动力学和Langmuir吸附等温模型的描述,升高温度有利于吸附反应进行,MTGO对TY和MB的饱和吸附量分别为157.23 mg·g-1和167.22 mg·g-1。