磁性石墨烯材料的制備及去除水中重金屬的研究進展

柏杉山

(邯鄲職業技術學院建筑工程系 河北邯鄲 056001)

0 引言

吸附法作為水處理技術的重要方法之一，具有快速、簡單、成本低等特點。在水處理領域所采用的新型高效吸附劑中，石墨烯基材料由于具有獨特的結構和大的比表面積，表現出強吸附能力和高吸附效率，具有廣泛的應用前景[1]。

石墨烯(Graphene，GN)是由碳六元環組成的二維(2D)晶型獨立片層結構，是1種理想的無孔道吸附劑，可用于去除水中多種重金屬離子[2]。但石墨烯相鄰片層間存在著強烈的π-π鍵相互作用，在水環境中容易產生團聚，影響其吸附性能的發揮。氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)是石墨烯氧化后的衍生物，表面含有羥基、環氧基、羧基、氨基等多種含氧官能團，這些含氧官能團提供了大量活性吸附位點，使GO通過靜電作用、氫鍵或π-π鍵吸附重金屬離子，也可使其作為前驅體制備石墨烯基復合材料[3-4]。由于GO具有高表面能，在水中形成穩定的分散體系，吸附污染物后不易回收，可能產生二次污染。因此，開發易于分離的石墨烯基復合材料，對于拓展石墨烯在水處理中的應用具有重要意義。

以納米Fe3O4為代表的磁性材料具有比表面積大、生物相容性高、易功能化等特點，可通過外加磁場從水中快速分離，因而被廣泛應用于吸附分離過程。將具有鐵磁性的納米顆粒修飾石墨烯片層上，可減少石墨烯的團聚和重新堆積，增大其比表面積，得到的磁性石墨烯納米復合材料(Magnetic Graphene Nanocomposites，MGNCs)具有超強的吸附能力和超順磁性，可通過磁分離技術有效從水中分離，具備作為水處理高效吸附劑的應用潛力[5-6]。……