【摘 要】
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以改进Hummer法制备的薄片状氧化石墨烯(GO)为载体和模板负载钴离子,然后采用原位还原法制得纳米金属Co/石墨烯磁性复合吸附材料(Co/rGO),并将其应用于对Cu2+的吸附和脱除,以
【机 构】
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中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室,北京100190;中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室,北京100190;中国科学院大学化学工程学院,北京100049
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以改进Hummer法制备的薄片状氧化石墨烯(GO)为载体和模板负载钴离子,然后采用原位还原法制得纳米金属Co/石墨烯磁性复合吸附材料(Co/rGO),并将其应用于对Cu2+的吸附和脱除,以期为高效可复用的铜离子脱除剂的合成与应用提供指导.实验结果证实,Co/rGO复合材料具有超顺磁性,能够很方便的使用磁铁进行分离并在无磁场情况下振荡分散.Co/rGO 复合材料对Cu2+具有稳定的吸附/脱附性能,实验条件下对Cu2+的最大吸附容量达到117.5mg/g且5min内实现吸附平衡,远优于其原料GO的60 min吸附容量27.6 mg/g.本工作系统考察了NaOH加入量、络合剂种类、溶剂种类等关键因素对Co粒子在rGO载体上形貌和分布特性的影响,比较了不同合成条件下的复合材料对Cu2+吸附效果的影响,并对优选条件下制备的Co/rGO复合材料进行了FT-IR,XRD,SEM表征.研究结果表明,纳米Co/rGO磁性材料对Cu2+的吸附过程更符合Freundlich模型,属于多层吸附.室温下吸附焓AH=17.81kJ/mol,吸附反应平衡常数Kθ=3.65.当初始Cu2+浓度为39.22mg/L时,对Cu2+的吸附率为93.47％,五次吸附/脱附循环后吸附容量仍保持在初始值的94％,每次吸附后溶液中残余Cu2+浓度均满足钴电解液对杂质铜离子的浓度去除要求(5 mg/L)或GB 8978-1996污水综合排放标准3级(2 mg/L),有望在相关领域发挥作用.
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