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水凝胶因其独特的三维网状结构、较高的吸附量、较快的吸附速率以及良好的再生性能在重金属废水处理污领域引起了人们的广泛关注。为了提高水凝胶对重金属离子吸附性能,结合所用聚合物以及氧化石墨烯自身的特性,本文采用瞬间凝胶法制备三种复合水凝胶用于吸附溶液中重金属离子,并研究了复合水凝胶对重金属离子的吸附性能。具体研究内容包括以下几个方面:1.合成了氧化石墨烯(GO)并制备了PVA/CS/GO复合水凝胶。通过TGA和SEM研究了水凝胶的热稳定性和微观形貌。对PVA/CS/GO复合水凝胶进行Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)吸附性能研究结果表明:p H值、吸附时间、温度均影响该复合水凝胶对重金属离子的吸附性能,当p H值为5.5,吸附平衡时间200 min,温度越高对吸附重金属离子越有利。与PVA/CS水凝胶相比,仅添加1wt%氧化石墨烯的PVA/CS/GO复合水凝胶对金属离子的最大吸附容量大幅提高。吸附符合Langmuir等温吸附和二级动力学方程,吸附以单层吸附为主;吸附速率由化学吸附所控制;热力学结果证明PVA/CS/GO复合水凝胶对Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)吸附是自发吸热反应;6次吸附-解脱实验评估该复合水凝胶重复利用性能。2.合成了功能化氧化石墨烯(PDA-r GO),将其与聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)共混制备了PVA/CS/PDA-r GO复合水凝胶。对其吸附重金属离子性能研究表明,吸附平衡时间120 min,与PVA/CS/GO复合水凝胶相比,经过改性的PVA/CS/PDA-r GO复合水凝胶对金属离子的最大吸附量进一步提高。吸附等温、动力学和热力学研究表明:吸附符合Langmuir等温吸附和二级动力学方程,是化学吸附控制为主的单分子层吸附且为自发吸热反应过程;吸附-解脱实验证明该复合水凝胶对重金属离子吸附具有更佳的重复利用性能。在Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)离子共存下,水凝胶对Pb(II)有更好的吸附效果。3.合成了Fe3O4-GO功能化氧化石墨烯并制备了PVA/CS/Fe3O4-GO复合水凝胶。通过FTIR、XRD和TGA分析表明Fe3O4-GO以及复合水凝胶的理化性质。吸附实验表明:经改性的PVA/CS/Fe3O4-GO复合水凝胶吸附平衡时间100 min,与上述两种复合水凝胶相比吸附效率进一步提升,且在外磁力作用下易与溶液分离,其吸附量与PVA/CS/PDA-r GO复合水凝胶相当,吸附符合Langmuir等温和二级动力学方程,为自发吸热过程。吸附解脱证明该复合水凝胶具备良好的重复利用性能。且对Cr(Ⅲ)、Ni(II)和Zn(II)的吸附量分别为128.75、208.38和155.84 mg/g。