处理含重金属废水的改性石墨烯材料


采用无机材料功能化石墨烯,可赋予石墨烯新的性能,其中,最为重要的材料是磁性铁系物质改性石墨烯,将其应用于重金属污染水体治理中,既可高效快速去除重金属离子,又可用磁分离法将其回收利用.大量的研究表明,采用Fe3O4功能化石墨烯可有效去除Cu()Cd()Cr()Pb()Co()U()等重金属离子。采用一步微波法,制备了石墨烯-碳纳米管-氧化铁三维纳米复合物(3DG-CNT-Fe),该三维材料对砷的吸附容量是二维石墨烯-氧化铁复合物(2DG-Fe)2倍。合成了GO-铁氧化物和RGO-铁氧化物,在pH值为6.5±0.1和反应温度为303K条件下,这两种材料对Pb()的最大吸附容量分别为588.24454.55mg·g-1。往GOFeSO4·7H2O混合液中逐步加入H2O2和氢氧化铵溶液反应,制得GO/氢氧化铁复合物(GO-Fe),该改性石墨烯对As(V)的吸附容量为23.78mg·g-1.Zhu(20112012a)采用核-壳结构的Fe-Fe2O3纳米粒子改性石墨烯,得到磁性石墨烯片状纳米颗粒(MGNCs),对Cr()As()的吸附容量分别为1.0311.34mg·g-1.Jabeen(20112013)在氩气保护条件下,利用硼氢化钠还原氧化石墨烯和氯化铁,制得纳米零价铁颗粒改性石墨烯复合物(G-nZVI),改性后的石墨烯表现出磁性,对Cr()Pb()的去除性能也得到了大幅提高。除了这些铁系材料,其它纳米材料,如MnO2SiO2等也被用来改性石墨烯,通过改性可同时阻止纳米材料和石墨烯的团聚,保持复合材料中各组分的反应活性,从而促进石墨烯对重金属离子的去除能力.AgMnO2负载到还原氧化石墨烯上,得到RGO-AgRGO-MnO2材料,改性后的材料对Hg()的吸附容量比GORGO都要高.通过Al(NO3)3·9H2OMg(NO3)2·6H2OGO之间的水热反应,得到石墨烯/MgAl层状双氢氧化物(G-MgAl-LDH)纳米复合物,对Cr()的最大吸附容量为172.55mg·g-1.

 

处理有机污染物及有毒气体的纳米石墨烯吸附材料


大分子的有机污染物易与石墨烯表面的基团发生相互作用,形成稳定的复合物,从而达到去除有机污染物的效果。石墨烯吸附MB的过程符合准二级动力学模型、Langmuir等温线模型,最大吸附量为153.85mg/g。氧化石墨烯对阳离子染料MBMV及罗丹明B(RhB)和阴离子染料栀子黄色素从污水中去除的效果出色。研究发现由于氧化石墨烯表面有大量负电荷,对阳离子染料有很好的吸附作用,而石墨烯对阴离子染料表现出良好的吸附性能。


处理核放射治理方面的改性石墨烯材料


使用含功能基团,如氨基(·NH2)、羟基(·OH)、羧基(·COOH)的化合物来改性石墨烯,这些活性基团对重金属离子具有很强的配位络合作用,可以减少石墨烯团聚现象的发生,增加其吸附容量及吸附选择性。采用磁性材料改性石墨烯既可高效快速地去除重金属,又可通过外部磁场作用将其从溶液中分离回收。

 

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