Fe3O4/GO对水溶液中Cd(II)去除的影响因素

为探索高效且快速去除水溶液中Cd （Ⅱ）污染方法,采用自制磁性四氧化三铁负载氧化石墨烯（Fe₃O₄/GO）纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）进行去除,利用单因素实验确定影响因素水平范围（初始Cd （Ⅱ）浓度、温度、反应时间、初始pH值）,并采用响应面法（RSM）及人工神经网络-遗传算法（ANN-GA）对去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响因素（4因素3水平）进行优化,利用等温吸附、动力学及热力学参数研究吸附剂性能.通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪及超导量子干涉器件（SQUID）对复合材料表征.结果表明,平均粒径为30.9nm的磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料被成功制备.RSM用于磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）去除条件优化,预测去除率达到86.451%,验证试验为82.220%,对应条件：温度为20.14℃,反应时间为57.78min,初始pH值为6.41和初始Cd （Ⅱ）浓度为11.18mg/L; ANN-GA优化条件后的预测去除率为89.722%,验证试验为87.723%,相应条件：温度为29.96℃,pH值为5.49,初始Cd （Ⅱ）浓度为28.36mg/L,反应时间为65.78min.根据模型R²值,预测的最大去除率及验证试验,ANN-GA模型性能及预测能力均高于RSM.RSM方差分析表明4个因素对磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响大小为：初始Cd （Ⅱ）浓度>温度>反应时间>pH值.吸附机理分析结果显示,Fe₃O₄/GO纳米复合材料对Cd （Ⅱ）吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附.结合ANN-GA优化,利用磁铁实现且快速分离,磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料用于去除Cd （Ⅱ）是可行的.关键字：Cd （Ⅱ）;四氧化三铁负载氧化石墨烯;单因素实验;响应面法;人工神经网络-遗传算法中图分类号：X53     

氧化石墨烯在不同盐度水体中的聚沉行为研究

研究氧化石墨烯（GO）的水环境行为对于阐明其生态风险具有重要意义。本文将GO分散于不同盐度的水体中,研究了GO在水环境中的分散稳定性及聚沉行为。结果表明,GO能够均匀分散于去离子水中,且降低溶液的pH。随着静置时间的延长,GO产生缓慢聚沉。随分散水体盐度增加,GO溶液的聚沉速率快速增加,聚沉颗粒粒径明显增加;当水体盐度达到8~10后,GO溶液的聚沉速率趋于理想状态下的快速聚沉速率。GO在不同盐度海水中的聚沉服从经典的胶体稳定性理论,其聚集效率随盐度的增加呈现两阶段过程。由此计算出2~100 mg/L的GO溶液的临界团聚盐度为6.79~11.84。由此可见,较稳定分散于淡水水体的GO可能对淡水生物产生较高的生态风险,而在海水中易于聚沉的GO可能对近海底栖生物存在较高的生态风险。     

石墨烯负载铁镍复合材料去除水中的2,4-二氯酚

通过液相还原法成功制备了石墨烯负载纳米铁镍复合材料,该材料可高效快速地吸附水中的2,4-二氯酚(2,4-DCP)并对其进行脱氯.微观形貌分析结果表明,粒径为80～150nm的球形Fe/Ni纳米颗粒成功插入石墨烯片层,并主要分布在石墨烯片层边缘和褶皱处,Fe/Ni颗粒团聚现象明显减少,更多活性位点暴露出来.XRD分析和FTIR分析表明,纳米零价铁(nZVI)通过Fe-O键成功嵌入石墨烯(r GO)中,且Fe/Ni纳米颗粒结晶度较差,外围包覆有无定形的铁氧化物沉淀.探讨了不同制备条件如碳铁比、镍化率、氧化石墨烯(GO)还原程度对材料去除2,4-二氯酚(2,4-DCP)性能的影响.综合考虑材料制备成本及对2,4-DCP的吸附脱氯性能,Fe/Ni@rGO复合材料的最优制备条件为:石墨烯与Fe质量比1:2,镍负载率5%,硼氢化钠与铁盐的物质的量比为5:1.研究表明5种材料对2,4-DCP的去除率遵循如下顺序:Fe/Ni@rGO复合材料>Fe/Ni>Fe@rGO复合材料>石墨烯>nZVI.储存稳定性试验和循环试验表明,与Fe/Ni双金属相比,Fe/Ni@rGO材料具有稳定的...     

碳纳米材料在环境中的转化

碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯.随着碳纳米材料的研究和应用范围不断扩大,其对环境的影响和在环境中的行为也逐渐受到关注,而在环境中的转化是环境行为的一个重要方面.首先,环境转化会改变碳纳米材料的性质,从而影响其它行为如聚集沉降和生态毒性.同时,作为一种以碳为骨架的材料,能否被自然界转化、从而进入碳循环是评价碳纳米材料长期环境影响的必要信息.因此,本文重点总结了碳纳米材料在自然环境条件和水处理条件下可能发生的生物或非生物转化,并分析影响碳纳米材料转化的因素,和转化过程对其环境行为的影响.     

基于改性石墨烯固相萃取-液相色谱法测定联苯菊酯

以石墨粉末为原料通过Hummers法逐步合成磁性胺基化石墨烯(Fe3O4-NH2-G),分别用扫描电镜和FTIR对其表面形貌和化学结构进行表征,并对Fe3O4-NH2-G用于实际样品中联苯菊酯的吸附性能进行了研究.以高效液相色谱为检测手段,对洗脱液和淋洗液的选择、萃取时间和洗脱时间、离子强度、溶液p H、吸附剂总量等相关参数进行优化.实验结果表明,用1%乙酸乙腈溶液做洗脱液,50%甲醇水溶液作为淋洗液,吸附时间洗脱时间都是20 min,溶液p H值为7,不加Na Cl时吸附效果最好.在293 K下改性石墨烯的平衡吸附量136 mg·g-1.实验表明最优条件下检出限达到1.7 ng·m L-1,线性范围为0.005—10μg·m L-1,方法对实际样品的加标回收率91.8%—101.6%,可应用于痕量联苯菊酯的测定.该实验研究表明Fe3O4-NH2-G对联苯菊酯有很好的吸附能力.     

纳米纤维素/石墨烯复合气凝胶的制备及其在油水分离中的应用

为制备绿色环保的新型石墨烯基吸油材料,以交联多孔结构的石墨烯气凝胶(GA)为骨架,以纤维素纳米晶(CNC)作为添加剂,在液相自组装工艺基础上通过两步还原法制备出具有疏水特性的多孔纳米纤维素/石墨烯复合气凝胶材料即CNC/GA材料,利用FTIR、XRD、SEM、TEM和接触角测定仪对该材料的化学结构及微观形貌进行了表征,...     

镧铁羟基氧化物修饰还原氧化石墨烯复合电极材料电吸附除磷效能及机理研究

污水处理厂尾水中低浓度PO₄^3-的排放是水体中总磷的主要来源,是导致水体富营养化的重要原因之一,对其开展深度去除的应用基础性研究具有重要的理论意义和实践价值.复合金属氧化物材料表现出较好PO₄^3-吸附能力,但仍然存在吸附速率较慢的问题.本研究采用溶剂热、复合薄膜压片法制备了镧铁羟基氧化物（LaFeO_xH_y）修饰还原氧化石墨烯（rGO）复合电极材料（LaFe-rGO）,LaFe-rGO复合电极材料显著提高了对PO₄^3-的吸附速率,5 min可达到吸附平衡,在1.2 V电压下对PO₄^3-的最大吸附量为108.69 mg·g^-1.提出了基于晶格氧提供活性位点及LaFe-rGO双电层电容电促吸附除磷机理,LaFe-rGO复合电极材料中晶格氧La-O与Fe-O同时对PO₄^3-吸附提供吸附位点,PO₄^3-与材料中的La/Fe键合以形成内球表面复合物La/Fe-PO₄,掺杂在rGO表面上的LaFeO_xH_y增加了电极材料电容并提高了其电化学活性,促进了LaFe-rGO复合电极材料对PO₄^3-的吸附.     

石墨烯改性Al-MCM-41介孔分子筛负载铁芬顿催化剂降解苯酚

采用高温回流法将石墨烯(gh)掺杂于Al-MCM-41介孔分子筛中,通过浸渍法制备了石墨烯改性Al-MCM-41介孔分子筛负载铁芬顿催化剂(gh-Al-MCM-41-Fe),利用比表面仪、扫描电子显微镜-X射线能谱(SEM-EDX)对催化剂进行了表征,考察了不同p H条件下该催化剂对苯酚的催化降解效能.结果表明,gh-Al-MCM-41-Fe催化剂具有介孔结构,表明颗粒分布均匀,石墨烯的掺杂减小了颗粒粒径,与多种催化剂(非介孔Al2O3-Cu Al2O4、介孔Al2O3-Cu、介孔Al2O3-Fe、介孔Al-MCM-41-Fe)相比,gh-Al-MCM-41-Fe具有最高的苯酚催化降解效能,反应符合一级反应特征,石墨烯的掺杂能明显提高苯酚降解率和COD去除率,减少铁的溶出,拓宽p H范围,当p H值为3—5,反应90 min,COD去除率达到60%以上.     

磁性氧化石墨烯同时吸附砷(Ⅴ)和镉的性能研究

用化学方法合成磁性氧化石墨烯(MGO)。X射线衍射(XRD)与振动样品磁强计(VSM)表征结果发现,四氧化三铁粒子均匀分布在MGO表面,其饱和磁化强度达30.2 emu/g。考察As(Ⅴ)和Cd在单独存在体系和共存体系下MGO对其的吸附性能,结果表明,单独存在体系下As(Ⅴ)和Cd的最大吸附量分别为5.857和78.81 mg/g,而共存体系下则分别提高至6.303和91.27 mg/g。