论文部分内容阅读
随着生活、工业废水排放量的增加,水资源短缺的问题日益严峻。废水中的有毒有害物质对生态系统的稳定和人类的健康构成巨大的威胁。因此探究新型高效的吸附剂成为被关注的热点问题。石墨烯作为一种高比表面积二维材料,尽管具有极高的理论吸附性能,但是想要推广使用仍需要解决团聚堆叠和难以回收等难题。基于这一考虑,石墨烯基复合材料和三维石墨烯被广泛研究。因其具有优良的吸附能力、易于分离和可重复利用等特性,在实际应用中有着非常广阔的应用前景。本论文通过将抗坏血酸（AA）作为还原剂、原花青素（PC）作为分散剂对氧化石墨烯（GO）协同作用,一步完成还原和非共价键修饰过程,制备了具有非共价键修饰石墨烯（PC-rGO）。与AA-rGO（不添加分散剂PC）相比,PC-rGO有更优异的分散性、更高的还原度和更低的缺陷密度。将PC-rGO与海藻酸钠（SA）复合制备SA/PC-rGO水凝胶,并将SA/GO复合水凝胶作为对照组,用于吸附水中的Cu2+。通过多种表征方法对两种水凝胶的形貌、基团等进行对比分析。结果显示SA/PC-rGO水凝胶孔径更小,这是由于SA/PC-rGO表面的PC分子进入基底中增加了SA分子间的氢键交联作用,从而形成了更致密的多孔结构。两种水凝胶对Cu2+的吸附过程通过动力学、等温线和热力学模型进行拟合分析,结果表明SA/PC-rGO水凝胶展现出更好的吸附性能,其最大吸附量为193.05 mg g-1。在多次重复使用后SA/PC-rGO水凝胶仍能保持93.70%的初始吸附量,表明SA/PC-rGO水凝胶具有良好的可重复利用率。采用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）共价交联GO制备三维石墨烯（IGR）水凝胶,探究了IPDI的最佳加入量,并将其对含有亚甲基蓝（MB）的水溶液进行净化处理。在交联的过程中,IPDI的异氰酸酯基团与GO上的基团形成氨基甲酸酯键。发现过量的IPDI会降低片层间的交联作用导致水凝胶蓬松易碎,而加入量过低又不能完全接枝含氧官能团位点。整个吸附过程通过动力学、等温线和热力学模型进行拟合分析,其结果表明最大吸附量为972.99 mg g-1。并且经过五次吸附-脱附实验后IGR水凝胶仍有97.04%的初始吸附量,说明IGR水凝胶具有良好的可重复利用率。