茶皂素改性还原氧化石墨烯快速吸附去除水体中的Cd(Ⅱ)的研究

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1、学校代号10532学号S1403M0006分类号X705密级硕士学位论文茶皂素改性还原氧化石墨烯快速吸附去除水体中的Cd（II）的研究学位申请人姓名李志刚培养单位湖南大学环境科学与工程学院导师姓名及职称刘智峰助理教授学科专业环境科学与工程研究方向水污染控制论文提交日期2018年5月10日学校代号：10532学号：S1403M0006密级：湖南大学硕士学位论文茶皂素改性还原氧化石墨烯快速吸附去除水体中的Cd（II）的研究学位申请人姓名：李志刚导师姓名及职称：刘智峰助理教授培养单位：湖南大学环境科学与工程学院专

2、业名称：环境科学与工程论文提交日期：2018年5月10日论文答辩日期：2018年6月3日答辩委员会主席：汤琳教授FabricationoftheteasaponinfunctionalizedreducedgrapheneoxideforfastadsorptiveremovalofCd(II)fromwaterByLiZhigangB.E.(YantaiUniversity)2014AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthede

3、greeofMasterofEngineeringinEnvironmentalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorLiuZhifengZhongHuaMay,2018硕士学位论文摘要随着工业化与城镇化经济的快速发展，重金属废水污染的问题也越来越严重。工业加工、电镀工业、化学工业、矿山、冶炼等行业会排放大量的重金属废水，而低量的重金属进入水体后，依然会对水中的生物产生毒性效应，对环境造成很大的威胁。镉作为一种常见的重金属，近年来镉

4、污染的事故也在不断增加，人们对镉污染的重视程度也在不断加强，因此急需探索和尝试一些有效的含镉废水处理方法。吸附法作为一种传统的处理方法，有着操作简单、效果明显、吸附材料成本低廉和种类繁多易得等优势。石墨烯是一种新型的二维碳质材料，因其优异的结构和性能深受广大研究者的青睐。本论文采用改性过的Hummers法制备了氧化石墨烯，为了克服其易团聚、不易从水溶液中分离、难以循环再生利用等特点，先用硼氢化钠将其还原，再用非离子表面活性剂茶皂素将其改性，制得茶皂素改性还原氧化石墨烯复合材料（TS-RGO）。研究了TS-R

5、GO对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能，包括温度、pH、反应时间、背景电解质等因素的影响。并用现代化分析仪器，如SEM、TEM、FT-IR、XRD、拉曼光谱、BET等对TS-RGO和其他材料进行表征，分析了TS-RGO和其他对比材料的结构，探索TS-RGO对Cd（Ⅱ）的吸附机理。实验结果表明TS-RGO相对氧化石墨烯具有较少的褶皱和折叠区域，并呈现出相对平滑的表面。这表明茶皂素能够有效地抑制还原石墨烯氧化物的团聚，改性之后增大了其比表面积，并且含有很多含氧官能团。随着溶液pH的增加，TS-RGO对Cd（Ⅱ）去除能力

6、就越强，直至pH达到6.0最佳。此外，随着外来阳离子的添加，TS-RGO对Cd(II)的吸附程度明显减小，影响力顺序依次为Na+

7、的吸附量随温度的升高而增加，直至达到饱和。采用Freundlich和Langmuir等温线模型进行数据拟合，结果与相关系数表明Langmuir模型拟合效果比Freundlich模型更好，这预示着TS-RGO对Cd（II）的吸附是一种发生在均质表面的单层吸附。溶液的pH对Cd（II）吸附的影响和热力学分析证实了TS-RGO和Cd（II）之间存在着静电引力和表面鳌合力。这说明TS-RGO可以作为重金属去除的高效吸附剂，在重金属废水处理领域有着广阔的前景。I茶皂素改性还原氧化石墨烯快速吸附去除水体中的Cd（II）

8、的研究关键词：吸附；表面活性剂；茶皂素；还原氧化石墨烯；镉II硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofindustrializationandurbanization,theproblemofheavymetalwastewaterpollutionisbecomingmoreandmoreserious.Industrialprocessing,electroplating