磁性氧化石墨烯的制备及同时吸附水中cd(ⅱ)和as(ⅴ)的研究

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1、学校代码10530学号201230151513分类号X703密级公开硕士学位论文磁性氧化石墨烯的制备及同时吸附水中Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的研究学位申请人刘闯指导教师黄力群教授学院名称化工学院学科专业环境科学与工程研究方向水处理新技术二零一五年六月六日SynthesisofmagneticgrapheneoxideandtheresearchofitssimultaneousadsorptiontoCd(Ⅱ)andAs(Ⅴ)fromaqueoussolutionCandidateLiuChuangSupervisorProfessorHuangLiqunC

2、ollegeCollegeofChemicalEngineeringProgramEnvironmentalEngineeringSpecializationNewTechnologyofWaterTreatmentDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune6th,2015湘津大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研巧成果。除了文中特别加标注引用的內容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。

3、对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。本人完全意识到本声明的法律后果，巧已在文中明确方式标明由本人承担。＾作者签名：曰期良４年心月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名；日期；心比年ｔ月／〇日导师签名；閥年月ｇ＞／ｒ／／／摘

4、要多种重金属离子常共存于水体环境中，构成环境污染的重要来源，砷和镉是其中比较常见的重金属离子。氧化石墨烯用于吸附重金属离子表现出良好的性能，但其缺点是难于分离，不利于循环利用。有研究者把磁性粒子负载于碳纳米材料上，合成了既具有纳米材料的高效吸附性，又具有磁性材料易分离特征的磁性碳纳米材料。在本文中，采用改性的Hummer法制备了氧化石墨烯（GO），并采用化学共沉淀法把四氧化三铁纳米粒子负载在于GO上，制成了磁性氧化石墨烯（MGO）。采用扫描电镜（SEM）、Zeta电位仪、X射线粉末衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）和震动样品磁强计（VSM）对MG

5、O纳米复合物进行了表征。研究了MGO对Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的吸附动力学和吸附等温线方程，考察了初始pH值和温度对其吸附性能的影响并研究了MGO的重复使用效果。采用双体系系统：Cd(Ⅱ)-As(Ⅴ)，研究了MGO的多组分吸附行为。改变MGO对Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的吸附次序，探讨了其吸附机理。结果表明，MGO具有明显的二维结构，其表面褶皱丰富，并能被四氧化三铁纳米粒子负载；当pH<3.5时，MGO表面带正电，当pH>3.5时，MGO表面带负电，等电点为3.5；当温度为30℃时，MGO对Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的吸附效果均达到最佳；MGO的饱和磁化强度为31

6、.2emu/g，能在磁场作用下轻易分离；所有动力学数据能被伪二级动力学模型很好拟合，吸附7小时之后，基本达到吸附平衡；在MGO进行单组份吸附时，其平衡数据均符合Langmuir模型，MGO对Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为80.059mg/g、5.857mg/g；在Cd(Ⅱ)-As(Ⅴ)双组份体系中，随着As(Ⅴ)浓度的增加，Cd(Ⅱ)的吸附量有明显增加；随着Cd(Ⅱ)浓度的增加，As(Ⅴ)吸附量也有所增加，但是增量不如前者显著。As(Ⅴ)与Cd(Ⅱ)吸附顺序能明显影响它们在MGO上的吸附性能，在先吸附Cd(Ⅱ)后吸附As(Ⅴ)的体系中，Cd(

7、Ⅱ)的吸附量比同时吸附体系有所下降，但仍优于单独吸附体系；而As(V)的吸附量则比同时吸附体系和单一吸附体系分别下降了40.8%和31.2%。在先吸附Cd(Ⅱ)后吸附As(V)的体系中，两种物质的吸附量与同时吸附体系非常接近且都优于单独吸附体系。结果表明As(V)和Cd(Ⅱ)在MGO表面的协同吸附机理是多种吸附机制相互作用：不仅存在离子交换和配体交换，同还在MGO表面发生沉淀作用，形成三元络合物。关键词：磁性氧化石墨烯；吸附；As(Ⅴ)；Cd（Ⅱ）IAbstractAvarietyofheavymetalionsoftencoexistintheaqua

8、ticenvironment,constituteanimportantsour