本文關(guān)鍵詞：三維立體石墨烯的制備及其吸附性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著染料工業(yè)的迅速發(fā)展,大量的染料廢水排放到水環(huán)境中,給人類的生命健康帶來了嚴(yán)重的威脅。吸附法因廉價(jià)、高效等優(yōu)勢(shì)越來越受到關(guān)注。石墨烯由于具有巨大的理論比表面積,在吸附方面得到廣泛的應(yīng)用,但石墨烯存在容易發(fā)生團(tuán)聚的問題,提高石墨烯的吸附性能已經(jīng)越來越受到研究學(xué)者的關(guān)注。本文以石墨烯為研究目標(biāo),制備具有三維立體結(jié)構(gòu)的石墨烯(r GO)和層狀雙金屬氫氧化物/石墨烯(LDH/r GO),探究r GO和LDH/r GO對(duì)染料溶液的吸附性能,主要包括以下內(nèi)容:(1)采用改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨烯(GO),以GO為前驅(qū)體,并通過水熱還原和冷凍干燥的方法制得r GO。X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、能譜儀(EDS)和比表面積測(cè)定儀(BET)表征結(jié)果表明,所制備的r GO具有三維立體多孔結(jié)構(gòu)。以羅丹明B(Rh B)為目標(biāo)污染物,對(duì)所得r GO的吸附性能進(jìn)行測(cè)試,考察了接觸時(shí)間、吸附劑的投加量、p H對(duì)Rh B去除率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在r GO投加量為0.5g/L、Rh B濃度為10mg/L、p H值為4的吸附條件下,Rh B的最大吸附量和去除率分別達(dá)到了16.55mg/g與82.75%,吸附反應(yīng)在300min時(shí)達(dá)到吸附平衡。r GO對(duì)吸附Rh B的吸附反應(yīng)適合用二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和Langmuir等溫線模型來描述。對(duì)比石墨和r GO對(duì)Rh B的吸附性能,二者吸附Rh B去除率分別為16.17%和82.75%,r GO具有較好的吸附效果,適合作為水溶液中污染物的吸附劑。(2)通過共沉淀法制備層狀雙金屬氫氧化物(LDH),并通過水熱還原和冷凍干燥方法制得層狀雙金屬氫氧化物/石墨烯(LDH/r GO)。XRD、SEM、FT-IR、EDS和BET表征結(jié)果表明,所制備的LDH/r GO具有三維立體多孔結(jié)構(gòu)。以Rh B和活性艷藍(lán)(KN-R)為目標(biāo)污染物,對(duì)所得r GO的吸附性能進(jìn)行測(cè)試,考察了質(zhì)量比不同、接觸時(shí)間、吸附劑的投加量、p H等因素對(duì)Rh B和KN-R去除率的影響。得出結(jié)論:質(zhì)量比為3的LDH/r GO(LDH/r GO-2)的對(duì)Rh B和KN-R吸附效果最好;LDH/r GO-2對(duì)Rh B的最佳吸附條件是Rh B濃度為10mg/L,吸附劑投加量為0.5g/L,溶液p H值為6;LDH/r GO-2對(duì)KN-R的最佳吸附條件是KN-R溶液濃度為30mg/L,吸附劑投加量為0.5g/L、溶液p H值為7、溫度為20℃;LDH/r GO-2對(duì)Rh B和KN-R的吸附反應(yīng)均在210min時(shí)達(dá)到吸附平衡,當(dāng)吸附平衡時(shí),對(duì)Rh B和KN-R的最大吸附量分別可達(dá)19.80mg/g和56.73mg/g,去除率分別為99%和94.56%;LDH/r GO-2對(duì)Rh B和KN-R的吸附過程都適合用二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型以及Langmuir吸附等溫線模型來描述。LDH/r GO-2對(duì)染料Rh B的吸附性能優(yōu)于r GO,說明LDH與r GO的復(fù)合有助于r GO吸附性能的提高。通過LDH/r GO-2對(duì)陰離子染料(KN-R)、陽(yáng)離子染料(Rh B)的吸附反應(yīng)的效率以及吸附反應(yīng)條件可以得知:LDH/r GO-2是一種具有高效、快速、方便的吸附效果,對(duì)反應(yīng)條件要求不苛刻,對(duì)陰、陽(yáng)離子染料都有較好的吸附性能的吸附劑。
【關(guān)鍵詞】：三維立體石墨烯 層狀雙金屬氫氧化物/石墨烯 吸附 羅丹明B 活性艷藍(lán)
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X788;O647.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 染料廢水的特點(diǎn)及處理13-16
• 1.1.1 染料廢水的特點(diǎn)13-14
• 1.1.2 染料廢水的處理14-16
• 1.1.2.1 物理法14-15
• 1.1.2.2 化學(xué)法15-16
• 1.1.2.3 生物法16
• 1.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能16-18
• 1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2.2 石墨烯的性能17-18
• 1.2.2.1 石墨稀的電學(xué)性能18
• 1.2.2.2 石墨稀的光學(xué)性質(zhì)18
• 1.2.2.3 石墨稀的力學(xué)性能18
• 1.2.2.4 石墨稀的熱學(xué)性能18
• 1.2.2.5 石墨稀的比表面積18
• 1.3 石墨烯的制備方法18-20
• 1.3.1 機(jī)械剝離法18-19
• 1.3.2 化學(xué)氣相沉積法19
• 1.3.3 外延生長(zhǎng)法19
• 1.3.4 氧化還原法19-20
• 1.4 石墨烯的改性20-21
• 1.4.1 石墨烯的表面改性20-21
• 1.4.2 石墨烯的化學(xué)摻雜21
• 1.4.3 石墨烯聚合物改性21
• 1.5 層狀雙金屬氫氧化物21-24
• 1.5.1 層狀雙金屬氫氧化物的概述21-22
• 1.5.2 LDH的性質(zhì)22-23
• 1.5.2.1 酸堿雙功能性22
• 1.5.2.2 特殊的層狀結(jié)構(gòu)22
• 1.5.2.3 記憶效應(yīng)22
• 1.5.2.4 層間陰離子的可交換性22
• 1.5.2.5 吸附性能22-23
• 1.5.3 LDH的制備方法23-24
• 1.5.3.1 共沉淀法23
• 1.5.3.2 離子交換法23
• 1.5.3.3 焙燒復(fù)原法23
• 1.5.3.4 水熱合成法23-24
• 1.6 實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、意義和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容24-26
• 1.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x24
• 1.6.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容24-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分26-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器26-27
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑26-27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器27
• 2.2 樣品的制備27-29
• 2.2.1 GO的制備27-28
• 2.2.2 rGO的制備28
• 2.2.3 LDH的制備28
• 2.2.4 LDH/rGO的制備28-29
• 2.3 樣品的表征29-30
• 2.3.1 X射線衍射儀(XRD)分析29
• 2.3.2 傅里葉紅外(FT-IR)分析29
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)分析29-30
• 2.3.4 能譜儀(EDS)分析30
• 2.3.5 比表面空隙測(cè)定儀(BET)分析30
• 2.4 rGO對(duì)RhB染料吸附性能的研究30-32
• 2.4.1 確定RhB染料的最大吸收波長(zhǎng)以及標(biāo)準(zhǔn)曲線30-31
• 2.4.2 rGO對(duì)RhB染料的吸附實(shí)驗(yàn)31
• 2.4.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)rGO吸附RhB反應(yīng)的影響31
• 2.4.4 溶液初始p H對(duì)rGO吸附RhB反應(yīng)的影響31-32
• 2.4.5 吸附劑投加量對(duì)rGO吸附RhB反應(yīng)的影響32
• 2.5 LDH/rGO的吸附性能的研究32-34
• 2.5.1 確定RhB染料的最大吸收波長(zhǎng)以及標(biāo)準(zhǔn)曲線32
• 2.5.2 確定KN-R染料的最大吸收波長(zhǎng)以及標(biāo)準(zhǔn)曲線32
• 2.5.3 LDH/rGO對(duì)染料的吸附實(shí)驗(yàn)32-33
• 2.5.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)吸附反應(yīng)的影響33
• 2.5.5 溶液初始p H對(duì)吸附反應(yīng)的影響33
• 2.5.6 吸附劑投加量對(duì)吸附反應(yīng)的影響33
• 2.5.7 溫度對(duì)吸附反應(yīng)的影響33-34
• 2.6 吸附動(dòng)力學(xué)的研究34
• 2.7 吸附等溫線的研究34-36
• 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論36-66
• 3.1 rGO對(duì)RhB吸附性能的結(jié)果與討論36-47
• 3.1.1 rGO的表征分析36-41
• 3.1.1.1 rGO的樣品照片36-37
• 3.1.1.2 rGO的XRD分析結(jié)果37-38
• 3.1.1.3 rGO的FT-IR分析結(jié)果38-39
• 3.1.1.4 rGO的SEM分析結(jié)果39
• 3.1.1.5 rGO的EDS分析結(jié)果39-40
• 3.1.1.6 rGO的BET分析結(jié)果40-41
• 3.1.2 rGO的吸附性能的研究41-46
• 3.1.2.1 確定RhB溶液的最大吸收波長(zhǎng)41
• 3.1.2.2 RhB溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制41-42
• 3.1.2.3 吸附反應(yīng)的時(shí)間對(duì)吸附效果的影響42-43
• 3.1.2.4 RhB溶液的p H對(duì)吸附效果的影響43-44
• 3.1.2.5 rGO的投加量對(duì)吸附效果的影響44-45
• 3.1.2.6 rGO吸附RhB溶液的動(dòng)力學(xué)分析45
• 3.1.2.7 rGO吸附RhB溶液的吸附等溫線分析45-46
• 3.1.3 小結(jié)46-47
• 3.2 LDH/rGO的吸附性能的研究47-66
• 3.2.1 LDH/rGO的表征47-53
• 3.2.1.1 LDH/rGO的XRD表征分析47-48
• 3.2.1.2 不同質(zhì)量比下的LDH/rGO的XRD對(duì)比圖48
• 3.2.1.3 FT-IR分析48-49
• 3.2.1.4 EDS分析49-50
• 3.2.1.5 SEM分析50-51
• 3.2.1.6 BET分析51-53
• 3.2.2 LDH/rGO對(duì)陽(yáng)離子染料RhB的吸附的研究53-58
• 3.2.2.1 不同質(zhì)量比的LDH/rGO對(duì)RhB吸附的研究53
• 3.2.2.2 接觸時(shí)間對(duì)LDH/rGO吸附效果的影響53-54
• 3.2.2.3 p H對(duì)LDH/rGO吸附效果的影響54-55
• 3.2.2.4 投加量對(duì)吸附效果的影響55-56
• 3.2.2.5 動(dòng)力學(xué)模型分析56-57
• 3.2.2.6 吸附等溫線分析57-58
• 3.2.3 LDH/rGO對(duì)陰離子染料KN-R吸附的研究58-65
• 3.2.3.1 確定KN-R溶液的最大吸收波長(zhǎng)58-59
• 3.2.3.2 KN-R溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制59
• 3.2.3.3 不同質(zhì)量比對(duì)LDH/rGO-2 吸附KN-R的影響59-60
• 3.2.3.4 接觸時(shí)間對(duì)LDH/rGO-2 吸附KN-R的影響60-61
• 3.2.3.5 p H對(duì)LDH/rGO-2 吸附KN-R的影響61-62
• 3.2.3.6 吸附劑投加量對(duì)LDH/rGO-2 吸附KN-R的影響62
• 3.2.3.7 溫度對(duì)LDH/rGO-2 吸附KN-R的影響62-63
• 3.2.3.8 動(dòng)力學(xué)模型分析63-64
• 3.2.3.9 吸附等溫線分析64-65
• 3.2.4 小結(jié)65-66
• 第四章 結(jié)論66-68
• 4.1 總結(jié)66-67
• 4.2 實(shí)驗(yàn)有待完善之處67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 致謝74-75
• 附錄75

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：三維立體石墨烯的制備及其吸附性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：450635