【摘要】：本文通過改進的Hummers方法制備了氧化石墨烯(GO)懸浮液,通過冷凍干燥工藝制備了玉米秸稈芯/GO(CSC-GO)、TiO_2修飾的玉米秸稈芯/GO(CSP-GO-TiO_2)、磁性殼聚糖/GO(MC-GO)三類石墨烯基復(fù)合吸附劑。此外,制備了磁性殼聚糖/玉米秸稈芯(MCS-CSC)生物質(zhì)吸附劑,研究吸附劑對水中染料的吸附性能。將玉米秸稈芯取出,粉碎,預(yù)處理除去其中的果膠等雜質(zhì),按照一定的比例與GO懸浮液混合均勻,凍干得到了具有三維結(jié)構(gòu)的CSC-GO吸附劑,并對水中的亞甲基藍(MB)進行吸附測試,結(jié)果表明:GO的含量為5 wt.%時(CSC-5GO),吸附劑能達到較高的吸附量的同時,降低了吸附劑的成本;吸附劑的用量、溶液的pH、吸附時間、溫度等因素對吸附量有影響;Pseudo-second-order動力學模型和Temkin等溫線模型能較好地描述吸附過程;通過Pseudo-second-order動力學模型計算得到CSC-5GO對MB的最大吸附量為322.58 mg g~(-1);經(jīng)過五次循環(huán)吸附之后,CSC-5GO對MB的移除效率為90.62%。在CSC-GO中引入TiO_2納米顆粒,制備具有光催化功能的CSP-GO-TiO_2,并對水中的MB,羅丹明B(Rb)和孔雀石綠(MG)進行吸附和降解測試,結(jié)果表明:GO和TiO_2的含量為5 wt.%和20 wt.%時(CSP-2GO-20TiO_2),吸附劑的綜合性能最好;Pseudo-second-order動力學模型和Langmuir等溫線模型能較好地描述吸附過程;通過Langmuir等溫線模型計算CSP-2GO-20TiO_2對MB,Rb和MG的吸附量分別為215.05 mg g,213.68 mg g~(-1)和242.13 mg g~(-1);吸附了染料的CSP-2GO-20TiO_2可以在紫外燈照射下將染料降解,經(jīng)過五次吸附降解循環(huán)之后,CSP-2GO-20TiO_2對MG,MB和Rb的移除效率分別降低了3.77%,23.89%和32.01%。采用水熱法制備磁性納米粒子CoFe_2O_4,在乳液中使CoFe_2O_4與殼聚糖交聯(lián)制備磁性殼聚糖,再將磁性殼聚糖與GO復(fù)合制備MC-GO吸附劑。吸附劑具有磁性,能用外加磁鐵的方法將吸附劑分離,對水中MB進行吸附測試,結(jié)果表明:GO的含量為20 wt.%時(MC-20GO),吸附劑的綜合性能最好;Pseudo-second-order動力學模型和Freundlich等溫線模型能較好地描述吸附過程;通過Pseudo-second-order動力學模型計算得到MC-20GO對MB的最大吸附量為352 mg g~(-1);經(jīng)過五次吸附脫附測試之后,MC-20GO對MB的移除效率為83.22%。在制備磁性殼聚糖的過程中,加入處理過的玉米秸稈芯粉。制備MCS-CSC。吸附劑具有磁性,能用外加磁鐵的方法將吸附劑分離,對水中的MB進行吸附測試,結(jié)果表明:玉米秸稈芯粉的最佳加入量為75 wt.%;Pseudo-second-order動力學模型和Langmuir等溫線模型能較好地描述吸附過程;通過Pseudo-second-order動力學模型計算得到吸附劑對MB的最大吸附量為123.9 mg g~(-1);經(jīng)過五次吸附脫附測試之后,吸附劑對MB的移除效率為80.6%。
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O647.3;X703
【圖文】：

圖 3.1 CSC-GO 的制備及其對 MB 的吸附和分離過程示意圖3.2.2 亞甲基藍濃度測試為了測定 MB 溶液的吸光度與濃度的關(guān)系，配置濃度為 1-10 mg/L，濃度梯度為mg/L 的 MB 溶液，測定這十種標準溶液的吸光度。波長為 663 nm 處的吸光度與 MB 溶液濃度的關(guān)系如圖 3.2 所示。從圖 3.2 中可以看出，MB 的濃度與其在 663 nm 處的吸光度成一次函數(shù)關(guān)系，擬合直線方程為 A=0.1039C-0.03，其中 A 為吸光度，C 為濃度，相關(guān)系數(shù) R2=0.99597。

石墨烯基納米復(fù)合材料的制備與吸附性能16圖 3.1 CSC-GO 的制備及其對 MB 的吸附和分離過程示意圖3.2.2 亞甲基藍濃度測試為了測定 MB 溶液的吸光度與濃度的關(guān)系，配置濃度為 1-10 mg/L，濃度梯度為 1mg/L 的 MB 溶液，測定這十種標準溶液的吸光度。波長為 663 nm 處的吸光度與 MB 溶液濃度的關(guān)系如圖 3.2 所示。從圖 3.2 中可以看出，MB 的濃度與其在 663 nm 處的吸光度成一次函數(shù)關(guān)系，擬合直線方程為 A=0.1039C-0.03，其中 A 為吸光度，C 為濃度

濟南大學碩士學位論文100-200 μm。冷凍干燥的 GO 的片層沒有形成層層疊合的現(xiàn)象，而是表現(xiàn)為三維蜂窩狀的形態(tài)。圖 3.3(b)是預(yù)處理的玉米秸稈芯（CSC），CSC 是高度為 30-60 μm 的圓柱，其中分布著大量的孔洞。CSC 圓柱上主要表現(xiàn)出兩種形式的孔洞：一種是平行于秸稈的孔洞，直徑為 5-15 μm，是由秸稈自身的疏松結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的；另一種是垂直于纖維的孔洞，直徑為 1-3 μm，是在預(yù)處理的過程中形成的[53]。CSC 上大量孔洞的存在，能在溶液中產(chǎn)生毛細作用，從而提高吸附劑的吸附能力[50]。CSC 表面和內(nèi)部的孔洞都很粗糙，有利于 CSC 和 GO 的結(jié)合。圖 3.3(c)是 CSC-5GO 的微觀形貌圖，從圖中可以看出 CSC 插入到 GO 的孔洞中，CSC 的表面也附著著 GO 片層。CSC 支撐起了 GO，成為 GO 蓬松的“骨架”。從圖 3.3(d-e)中可以明顯看出吸附劑的三維結(jié)構(gòu)和 GO 包裹 CSC 的形貌。

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3 王sユ

本文編號：2767873