發(fā)布時間：2018-04-18 05:21

  本文選題：石墨烯 + 水泥基材料�。� 參考：《大連理工大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：工業(yè)文明的快速發(fā)展在改善人民生活、推動科技進(jìn)步的同時,也隨之帶來了讓人擔(dān)憂的水資源重金屬離子污染問題。重金屬離子污染不但會造成重大經(jīng)濟(jì)損失,還會嚴(yán)重危害人體健康、破壞生態(tài)平衡。因此,如何有效地去除廢水中的重金屬離子已成為當(dāng)前亟待解解決的問題之一。作為碳系家族的新成員,自石墨烯發(fā)現(xiàn)以來便受到了國內(nèi)外科技工作者的廣泛關(guān)注。近年來,許多學(xué)者開展了石墨烯及其復(fù)合材料在消除水相污染物方面的研究,展現(xiàn)了石墨烯基材料在污水處理過程中的良好應(yīng)用前景和重大研究價(jià)值。本文通過硝酸氧化法處理石墨烯納米片層,并將其摻入水泥砂漿中,制備了石墨烯水泥基復(fù)合材料,研究其對水中pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)等四種重金屬離子的吸附效果,初步探討了石墨烯材料的增強(qiáng)增韌機(jī)理及吸附機(jī)理。主要研究成果如下(1)石墨烯可以有效吸附水中pb~(2+)離子,且吸附容量大、吸附速率快。當(dāng)pb~(2+)濃度為10mg/L,溶液pH為7.0,時間為40min,環(huán)境溫度為60℃時,石墨烯吸附材料凈化水質(zhì)的效果達(dá)到最佳。熱力學(xué)研究表明,Langmuir吸附等溫線能更好地?cái)M合石墨烯材料對pb~(2+)的吸附行為,吸附過程屬于二級動力學(xué)模型。(2)石墨烯的摻入在一定程度上降低了水泥砂漿的流動性,改善了水泥砂漿的力學(xué)性能。石墨烯增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時間的延長而增大,隨石墨烯摻量的增加呈先增大后減小的趨勢。當(dāng)石墨烯摻量為0.02wt.%時,試件28d抗折、抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值12.9MPa、52.4MPa,分別提高了31.63%、20.28%。采用SEM、XRD、TGA等多種微觀結(jié)構(gòu)分析方法發(fā)現(xiàn),水泥砂漿力學(xué)性能的有效提高主要?dú)w因于石墨烯的模板效應(yīng)和填充作用。(3)石墨烯的摻入顯著提高了水泥砂漿對pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)等四種重金屬離子的吸附效果。與空白試樣相比,石墨烯水泥基材料對pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)Cd~(2+)的去除率分別提高了10.26%、10.49%、12.2%、9.07%。利用SEM-EDS、FT-IR和XRD對石墨烯水泥基復(fù)合材料吸附機(jī)理進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),水泥制品依靠離子交換、物理吸附和復(fù)分解沉淀反應(yīng)等作用共同去除水中重金屬元素。(4)石墨烯水泥基復(fù)合材料對重金屬離子的去除率隨溶液pH的增大呈先增大后減小的趨勢。在pH=7時,石墨烯水泥基材料的吸附效果達(dá)到最佳,其對pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的去除率分別為93.22%、91.38%、81.20%、81.97%。通過對不同pH下的水泥水化產(chǎn)物進(jìn)行SEM分析發(fā)現(xiàn),石墨烯水泥基材料對重金屬離子的主要吸附方式因溶液pH的變化而有所差異。在酸性條件下,吸附機(jī)制主要為離子交換；隨pH增大,競爭性吸附減弱,靜電吸附量增大；隨著pH的進(jìn)一步增大直至中性或弱堿性,重金屬離子開始水解,生成的氫氧化物等沉淀反應(yīng)所占的比重逐漸增大。(5)在四種重金屬離子共存體系中,石墨烯水泥基材料對離子的親和力順序?yàn)椋篜b~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+),說明石墨烯增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料對重金屬離子的吸附具有選擇性,這種吸附選擇順序取決于離子本身的綜合特性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

【參考文獻(xiàn)】

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1 馬文石;周俊文;程順喜;;石墨烯的制備與表征[J];高校化學(xué)工程學(xué)報(bào);2010年04期

2 王繼元;;電鍍重金屬污泥的水泥固化處理試驗(yàn)研究[J];化工時刊;2006年01期

3 向華;于曉英;;銅污染對水體——水生植物的毒害效應(yīng)研究進(jìn)展[J];湖南農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年11期

4 張景煌;;石墨烯復(fù)合物在含Hg廢水處理中的應(yīng)用研究[J];閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2011年02期

5 呂生華;孫婷;馬宇娟;邱超超;丁懷東;劉晶晶;;納米氧化石墨烯對水泥復(fù)合材料中水化晶體結(jié)構(gòu)的控制及增韌作用[J];混凝土;2013年11期

6 萬武波;趙宗彬;胡涵;周泉;范彥如;邱介山;;檸檬酸鈉綠色還原制備石墨烯[J];新型炭材料;2011年01期

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