磁性氧化石墨烯复合材料制备及对磺胺嘧啶吸附性能研究~

本文通过基于氧化石墨烯制备两种不同的磁性复合材料。内蒙古嘧啶一种是通过静电自组装的方法制备出具有二元磁性石墨烯复合材料,另外一种是通过一步溶剂热方法制备出磁性氧化石墨烯壳聚糖三元复合材料。并对磁性吸附剂进行化学组成和晶体结构的分析、形貌分析、磁性能分析。以磺胺嘧啶为目标污染物,对复合材料的吸附性能以及磁性氧化石墨烯基复合材料的再生效果分析。研究内容如下:首先,通过静电自组装的方法制备了二元核壳结构磁性石墨烯复合材料。内蒙古玉嘧磺胺通过对磁性氧化石墨烯进行表征,得出磁性粒子是以Fe3O4晶相形式存在,复合材料表面含有丰富的含氧官能团;磁性复合材料具有良好的核壳结构,磁性能分析结果,磁饱和强度为27.7emu·g-1。吸附动力学模型拟合得出整个吸附过程为拟二级动力学,对磺胺嘧啶的吸附等温线拟合后符合Langmuir等温线模型,即单层吸附;吸附热力学得出反应为以物理吸附为主的自发的吸热反应。随着溶液中Na Cl浓度升高,GO/Fe3O4对磺胺嘧啶的吸附量先降低后逐渐增大的趋势。吸附机理证明π-π电子共轭效应是复合材料吸附磺胺嘧啶过程中的主导作用力。吸附剂再生研究得出,利用索氏提取器在甲醇为溶剂、温度80℃、再生时间1h条件下对饱和吸附剂进行再生。吸附剂循环使用8次后,吸附量为原来的84%,磺胺嘧啶回收率保持在80%左右。内蒙古嘧啶其次,为了进一步提高复合材料的稳定性,使复合材料各组分间结合力更强,利用化学成键原理将磁性粒子与氧化石墨烯负载,同时在磁性粒子表面修饰壳聚糖。通过一步溶剂热方法成功制备磁性氧化石墨烯壳聚糖三元复合材料。通过对磁性氧化石墨烯壳聚糖进行表征,得出磁性粒是以Fe3O4晶相形式存在,复合材料表面含有丰富的含氧官能团;磁性粒子均匀分布在氧化石墨烯表面,并且在磁性粒子表面还覆盖有壳聚糖;磁性能分析结果,磁饱和强度为20.91emu·g-1,吸附动力学用拟二级动力学模型描述更佳,吸附等温线符合Langmuir模型,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。内蒙古氨基嘧啶随着溶液中Na Cl浓度升高,GO/CS/Fe3O4对磺胺嘧啶的吸附量逐渐增大。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。吸附剂再生研究得出,甲醇对磺胺嘧啶的解析能力好,在温度为80℃、再生时间0.5h条件对饱和吸附剂进行再生。吸附剂循环使用8次后,吸附量为原来的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壳聚糖对磺胺嘧啶吸附与传统吸附剂相比均表现出优异的吸附性。二者相比,二元复合材料制备过程简单,内蒙古嘧啶三元磁性吸附剂循环使用稳定性更好,两者均有良好应用前景。