磁性氧化石墨烯復合材料制備及對磺胺嘧啶吸附性能研究~

本文通過基于氧化石墨烯制備兩種不同的磁性復合材料。內蒙古嘧啶一種是通過靜電自組裝的方法制備出具有二元磁性石墨烯復合材料,另外一種是通過一步溶劑熱方法制備出磁性氧化石墨烯殼聚糖三元復合材料。并對磁性吸附劑進行化學組成和晶體結構的分析、形貌分析、磁性能分析。以磺胺嘧啶為目標污染物,對復合材料的吸附性能以及磁性氧化石墨烯基復合材料的再生效果分析。研究內容如下:首先,通過靜電自組裝的方法制備了二元核殼結構磁性石墨烯復合材料。內蒙古玉嘧磺胺通過對磁性氧化石墨烯進行表征,得出磁性粒子是以Fe3O4晶相形式存在,復合材料表面含有豐富的含氧官能團;磁性復合材料具有良好的核殼結構,磁性能分析結果,磁飽和強度為27.7emu·g-1。吸附動力學模型擬合得出整個吸附過程為擬二級動力學,對磺胺嘧啶的吸附等溫線擬合后符合Langmuir等溫線模型,即單層吸附;吸附熱力學得出反應為以物理吸附為主的自發的吸熱反應。隨著溶液中Na Cl濃度升高,GO/Fe3O4對磺胺嘧啶的吸附量先降低后逐漸增大的趨勢。吸附機理證明π-π電子共軛效應是復合材料吸附磺胺嘧啶過程中的主導作用力。吸附劑再生研究得出,利用索氏提取器在甲醇為溶劑、溫度80℃、再生時間1h條件下對飽和吸附劑進行再生。吸附劑循環使用8次后,吸附量為原來的84%,磺胺嘧啶回收率保持在80%左右。內蒙古嘧啶其次,為了進一步提高復合材料的穩定性,使復合材料各組分間結合力更強,利用化學成鍵原理將磁性粒子與氧化石墨烯負載,同時在磁性粒子表面修飾殼聚糖。通過一步溶劑熱方法成功制備磁性氧化石墨烯殼聚糖三元復合材料。通過對磁性氧化石墨烯殼聚糖進行表征,得出磁性粒是以Fe3O4晶相形式存在,復合材料表面含有豐富的含氧官能團;磁性粒子均勻分布在氧化石墨烯表面,并且在磁性粒子表面還覆蓋有殼聚糖;磁性能分析結果,磁飽和強度為20.91emu·g-1,吸附動力學用擬二級動力學模型描述更佳,吸附等溫線符合Langmuir模型,熱力學參數表明GO/CS/Fe3O4對磺胺嘧啶的吸附是以物理吸附為主的自發吸熱反應。內蒙古氨基嘧啶隨著溶液中Na Cl濃度升高,GO/CS/Fe3O4對磺胺嘧啶的吸附量逐漸增大。通過不同pH條件下吸附量和Zeta電位分析吸附機理,證明π-π電子共軛效應及靜電吸附是復合材料吸附磺胺嘧啶過程中的主導作用力。吸附劑再生研究得出,甲醇對磺胺嘧啶的解析能力好,在溫度為80℃、再生時間0.5h條件對飽和吸附劑進行再生。吸附劑循環使用8次后,吸附量為原來的91.7%。回收率保持在80%左右。研究表明,二元磁性氧化石墨烯和三元磁性氧化石墨烯殼聚糖對磺胺嘧啶吸附與傳統吸附劑相比均表現出優異的吸附性。二者相比,二元復合材料制備過程簡單,內蒙古嘧啶三元磁性吸附劑循環使用穩定性更好,兩者均有良好應用前景。