本文關(guān)鍵詞：改性磁性氧化石墨烯材料制備及其對(duì)水中六價(jià)鉻離子的吸附機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 氧化石墨烯 改性 六價(jià)鉻離子 吸附 吸附模型 吸附機(jī)理

【摘要】：水環(huán)境污染已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的問(wèn)題,重金屬污染是水環(huán)境污染的一個(gè)重要方面,隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,水環(huán)境中的重金屬污染日趨加劇已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。鉻是一種用途非常廣泛的重金屬,廣泛應(yīng)用于電鍍、冶金、涂料、顏料、制革、照相以及印刷制版等工業(yè),這些工業(yè)生產(chǎn)排放的工業(yè)廢水中含有大量鉻的化合物,主要以六價(jià)鉻Cr(Ⅵ)為主。研究發(fā)現(xiàn),六價(jià)鉻化合物能夠?qū)е掳┌Y和腐蝕組織,并對(duì)細(xì)胞、植物、動(dòng)物和人體有毒害作用。它能夠?qū)е路伟?損害人體的腎臟、肝臟和胃等器官。鑒于Cr(Ⅵ)的高毒性以及高水溶性,必須在廢水排入水體和土壤之前將其去除。吸附脫除法因其成本低,操作簡(jiǎn)單而成為最有效的去除廢水中重金屬離子的方法之一。工程領(lǐng)域中常見(jiàn)的吸附劑主要有碳纖維材料、沸石、粘土礦物、樹(shù)脂以及高分子聚合物等。但這些常規(guī)吸附劑存在吸附容量小、吸附效率偏低等缺陷,因此迫切需要開(kāi)發(fā)新型高效的吸附材料以克服常規(guī)吸附劑的固有缺陷。氧化石墨烯因具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而備受關(guān)注,但其還存在固液分離困難和吸附容量低等缺點(diǎn)。本文將磁性納米粒子與氧化石墨烯復(fù)合,賦予氧化石墨烯磁性,以提高其固液分離能力,并對(duì)其接枝改性制備氧化石墨烯衍生材料以提高對(duì)重金屬離子的吸附能力。此外,探討吸附過(guò)程的機(jī)理,對(duì)提高重金屬?gòu)U水的處理效果具有重要的理論和實(shí)際意義。本文的具體研究工作及成果可以歸納如下:本文以氧化石墨烯為原料合成了磁性氧化石墨烯衍生材料(DCTA/E/MGO),并將其作為吸附劑用于去除水體中的六價(jià)鉻離子。使用掃描電鏡(FESEM)、透射電鏡(TEM)、BET比表面積儀、紅外光譜儀(FT-IR)、X射線衍射(XRD)和X射線光電子光譜分析儀(XPS)等表征該衍生材料。研究結(jié)果表明,吸附過(guò)程能被準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合,平衡數(shù)據(jù)更符合Freundlich模型。吸附速率同時(shí)受膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散的影響。此外,通過(guò)分析等溫模型計(jì)算出的熱力學(xué)參數(shù)可知吸附反應(yīng)是一個(gè)自發(fā)的和吸熱的過(guò)程。p H值和離子強(qiáng)度會(huì)影響六價(jià)鉻離子在改性磁性氧化石墨烯衍生材料上的吸附過(guò)程。研究結(jié)果表明改性磁性氧化石墨烯衍生材料是一種具有較大潛力的能有效去除廢水中六價(jià)鉻離子的吸附劑。
【關(guān)鍵詞】：氧化石墨烯 改性 六價(jià)鉻離子 吸附 吸附模型 吸附機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-25
• 1.1 水體重金屬污染現(xiàn)狀12-14
• 1.1.1 我國(guó)水資源概述12-13
• 1.1.2 重金屬?gòu)U水的危害13-14
• 1.2 含重金屬離子廢水的處理方法14-18
• 1.2.1 化學(xué)沉淀法14-15
• 1.2.2 離子交換法15-16
• 1.2.3 絮凝法16
• 1.2.4 膜分離技術(shù)16
• 1.2.5 氣浮法16-17
• 1.2.6 吸附法17-18
• 1.3 石墨烯的性質(zhì)與制備18-19
• 1.3.1 石墨烯的性質(zhì)18
• 1.3.2 石墨烯的制備18-19
• 1.4 新型吸附劑氧化石墨烯19-24
• 1.4.1 氧化石墨烯的制備方法19-21
• 1.4.2 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)21-22
• 1.4.3 氧化石墨烯表面修飾22-23
• 1.4.4 氧化石墨烯及其衍生物在廢水處理中的應(yīng)用23-24
• 1.5 本研究的目的與內(nèi)容24-25
• 1.5.1 研究目的24
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容24-25
• 第2章 磁性氧化石墨烯的制備與表征25-32
• 2.1 引言25
• 2.2 磁性氧化石墨烯的制備25-28
• 2.2.1 交聯(lián)法25-26
• 2.2.2 化學(xué)沉淀法26-28
• 2.3 磁性氧化石墨烯的表征及分析28-31
• 2.3.1 掃描電鏡分析28-29
• 2.3.2 X射線衍射分析29
• 2.3.3 X射線光電子光譜分析29-30
• 2.3.4 飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 改性磁性氧化石墨烯材料制備及其對(duì)六價(jià)鉻的吸附研究32-50
• 3.1 引言32-33
• 3.2 材料與方法33-37
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器33-34
• 3.2.2 改性磁性氧化石墨烯的制備34-36
• 3.2.3 改性磁性氧化石墨烯的表征方法36
• 3.2.4 吸附實(shí)驗(yàn)36-37
• 3.3 結(jié)果與討論37-49
• 3.3.1 改性磁性氧化石墨烯的表征分析37-41
• 3.3.2 吸附動(dòng)力學(xué)41-44
• 3.3.3 吸附等溫線和熱力學(xué)44-46
• 3.3.4 溶液初始p H值對(duì)改性磁性氧化石墨烯吸附六價(jià)鉻的影響46-48
• 3.3.5 離子強(qiáng)度對(duì)改性磁性氧化石墨烯吸附六價(jià)鉻的影響48
• 3.3.6 改性磁性氧化石墨烯吸附六價(jià)鉻的吸附機(jī)理48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-59
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表論文情況59-61
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間專(zhuān)利情況61-62
• 致謝62

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