氧化石墨烯对亚甲基蓝和铜离子的共吸附行为研究

氧化石墨烯(GO)具有高比表面积和丰富的含氧官能团,表面存在着大量的吸附点位,被认为是去除水体污染物的高效吸附剂,而其在有机物-重金属复合污染环境中的吸附行为却鲜有报道.因此,本文采用改良Hummers法制备出GO,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)等物理表征方法对GO的形貌结构和表面官能团进行了表征.随后,侧重研究了GO对有机物及重金属污染物的单独和共吸附行为,选取亚甲基蓝(MB)与Cu(Ⅱ)作为复合污染水体的特征污染物,探讨了不同浓度Cu(Ⅱ)对MB及不同浓度MB对Cu(Ⅱ)的吸附性能的影响.结果表明,不同类型的污染物单独存在时,GO对MB和Cu(Ⅱ)的吸附量分别为29.13和424.16 mg·g^-1;而当上述两种污染物共存时,GO对MB和Cu(Ⅱ)的吸附性能均明显下降,这说明MB与Cu(Ⅱ)在GO表面的吸附点位存在着竞争吸附关系,并且MB对Cu(Ⅱ)吸附的抑制作用明显高于Cu(Ⅱ)对MB吸附的影响.  

磁性氧化石墨烯/壳聚糖制备及其对磺胺嘧啶吸附性能研究

采用一步溶剂热法制备磁性氧化石墨烯/壳聚糖三元复合材料（GO/CS/Fe₃O₄）.复合材料的表征结果显示，GO/CS/Fe₃O₄含有丰富含氧官能团，氧化石墨烯片层上均匀负载四氧化三铁磁性粒子，分散到水中的磁性复合材料在外加磁场的作用下，具有良好的磁分离效果.选择磺胺嘧啶为目标污染物考察复合材料吸附性能.结果表明，吸附动力学符合拟二级动力学模型，吸附等温线符合Langmuir模型，在295、303、313 K温度下最大吸附量分别为53.30、60.56、79.23 mg·g^-1，吸附热力学参数表明GO/CS/Fe₃O₄对磺胺嘧啶的吸附是以物理吸附为主的自发吸热反应.通过不同pH条件下吸附量和Zeta电位分析吸附机理，证明π-π电子共轭效应及静电吸附是复合材料吸附磺胺嘧啶过程中的主导作用力.  

改性氧化石墨烯/壳聚糖功能材料对刚果红的吸附研究

以氧化石墨烯（GO）和壳聚糖（CS）为前体物，以乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）为表面改性剂，制备了一种新型改性氧化石墨烯/壳聚糖功能材料（GEC），并将此材料作为吸附剂用于水中刚果红的吸附去除，探讨了时间、pH值、吸附剂投加量、温度及初始浓度对GEC吸附去除刚果红的影响.结果表明，GEC对水中刚果红具备良好的吸附能力，且在pH=2~12的范围内都具有较佳的吸附效果.GEC对刚果红的吸附动力学可以较好地用伪二级动力学模型进行描述，其吸附数据可应用Langmuir吸附等温模型进行拟合，其吸附过程是自发的吸热反应过程.根据Langmuir模型计算得到GEC室温条件下最大吸附量为175.43 mg·g^-1.用2 mol·L^-1NaOH溶液在60℃水浴条件下对GEC进行脱附再生实验，在重复循环利用6次后，GEC对刚果红的吸附量仅下降了5.89%，刚果红的去除率仍保持在88%以上.以上结果表明，GEC适合作为一种有效的吸附剂去除水中刚果红.  

氧化石墨烯负载零价纳米铁吸附水中环丙沙星的研究

通过溶液还原法制备了氧化石墨烯负载零价纳米铁NZVI16-GO1（F16G1），并将其用于水中环丙沙星的去除。同时，采用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、能谱仪（EDS）和热重分析仪（TG）等手段表征了F16G1的结构、化学组成和微观形貌。结果发现，F16G1对水中环丙沙星具有良好的吸附性能；氧化石墨烯的引入可以有效降低零价纳米铁的自身团聚；F16G1与环丙沙星的吸附作用很大程度上受静电引力的影响。实验同时考察了pH值、反应时间、初始浓度、投加量等因素对F16G1吸附环丙沙星的影响。结果表明，在pH=4~5之间，溶液的pH值对吸附量没有明显影响；F16G1对环丙沙星的最大吸附量是656.66 mg·g^-1；Langmuir等温吸附模型可以用来描述吸附平衡过程。零价纳米铁的磁性使复合材料便于回收。  

氧化石墨烯对Th(Ⅳ)的吸附特性研究

针对污染水体中的放射性核素去除问题,采用Hummers法制备了氧化石墨烯,利用红外光谱、拉曼光谱、透射电镜和Zeta电位对氧化石墨烯的结构和表面形貌进行了表征。采用静态批式法研究Th(Ⅳ)在氧化石墨烯上的吸附行为,探讨了pH值、离子强度、腐殖酸等因素对吸附的影响。实验结果表明,pH值对吸附的影响很大,离子强度对吸附几乎没有影响;在pH5时,腐殖酸浓度对吸附起到了促进作用,浓度越大对吸附的影响越强烈。研究结果表明氧化石墨烯可以作为放射性核素处理的一种潜在吸附材料。  

快速高效去除微囊藻的GO/QPEI复合纳米材料

本研究合成了一种新型高效的去除铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）的氧化石墨烯/季铵盐聚乙烯亚胺（GO/QPEI）纳米复合材料. GO/QPEI在pH为4~10的条件下都具有高效去除M. aeruginosa的能力，其去除能力在2 min内可达96%以上. GO/QPEI对微囊藻的吸附更符合Freundlich方程，最大吸附量为5.58×10¹¹ cells·mg^-1. 吸附动力学表明GO/QPEI的假二级吸附反应. GO纳米片和QPEI的协同效应是其高效去除微囊藻的主要机制.  

壳聚糖/氧化石墨烯复合材料吸附U（Ⅵ）的特性与机理

采用溶液共混法制备了壳聚糖/氧化石墨烯（CS/GO）复合材料，探讨了GO含量、pH值、CS/GO投加量、时间以及U（Ⅵ）初始浓度等对CS/GO吸附U（Ⅵ）效果的影响.试验结果表明，GO质量分数为40%，pH值为5时吸附效果最好，吸附在5 h达到平衡.准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程可较好地拟合其吸附过程，30℃时饱和吸附量为227.3 mg·g^-1.CS/GO对U（Ⅵ）的吸附是自发的吸热反应.SEM、FTIR和XRD分析结果表明，CS/GO表面凹凸不平，羟基和氨基是U（Ⅵ）的主要结合位点.解吸试验结果表明CS/GO具有良好的重复使用性能.  

桉树叶提取液还原石墨烯电极提高微生物燃料电池产电性能的研究

将桉树叶提取液绿色还原氧化石墨烯（G-rGO）电极和微生物还原氧化石墨烯（B-rGO）电极依次作为微生物燃料电池（MFC）阳极，采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）对所制备的电极进行表征，并采用循环伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）对比2种电极的电化学性能.结果发现，G-rGO阳极的内阻为243.87 Ω，应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为18.77 W·m^-3和760 mV，对照组B-rGO电极的内阻为299.11 Ω，将其应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为13.16 W·m^-3和635 mV，对照组未修饰阳极的内阻为375.21 Ω，最大功率密度和最大输出电压分别为8.97 W·m^-3和480 mV.研究表明，G-rGO电极电阻更小，导电性能更优越.  

新型Ag(I)选择性吸附材料的制备及吸附性能研究

将壳聚糖（CTS）、氧化石墨烯（GO）、3-巯基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）交联制得巯基改性壳聚糖-氧化石墨复合材料（SFCG）.采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、元素分析仪对改性前后和吸附前后的材料进行表征.研究吸附剂投加量、温度、时间、初始浓度对吸附效果的影响.实验结果表明，SFCG与CTS相比结构发生很大变化，呈现薄层状结构，表面有褶皱.SFCG能够在短时间内选择性高效吸附Ag（I），最大吸附量为578.41 mg·g^-1.通过吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学的研究发现，其吸附等温线符合Langumir吸附模型，为单层吸附；吸附过程符合准二级动力学模型，以化学吸附为主，同时吸附过程是自发的、放热的.另外，银是一种贵金属，因此，SFCG将在废水处理和回收贵金属等方面均表现出良好的应用前景.  

GO-TiO2改性中空纤维膜的制备条件及抗污染性能研究

以氧化石墨烯（GO）与纳米二氧化钛（TiO₂）为改性剂，采用界面聚合法与抽滤吸附结合，对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜（简称原膜）进行表面改性，得到新型纳米改性膜（简称GO-TiO₂改性膜）.研究改性膜的制备工艺条件及其对腐殖酸（HA）的吸附截留性能与抗污染特性.结果表明：①最佳制备工艺条件为：钛酸丁酯 2 mL、GO 1 mg、间苯二胺 1%（质量分数）、间苯二胺浸泡时间8 min、均苯三甲酰氯 0.2%（质量分数）、均苯三甲酰氯浸泡时间10 min；②亲水性提高显著，亲水性表面为GO-聚酰胺-TiO₂复合结构，改性膜接触角由80.6°±1.8°下降到38.6°±1.2°；③抗污染性能提高明显.改性膜通量总衰减率由改性前的51.2%下降到35.6%，过滤周期约为原膜的2.5倍；反冲洗后膜通量恢复率由69%提高到96%.