功能化石墨烯对重金属离子的选择性吸附是什么？

       重金属离子污染越来越严峻，石墨烯作为一种新式碳资料在吸附重金属离子方面具有很大的潜力。本文探究了一种根据酯化反响的结合乙二胺四乙酸(EDTA)和氧化石墨烯(GO)外表组成功用化氧化石墨烯(EDTA-GO)的新办法。研讨结果标明，EDTA-GO饱满吸附量高达(35517) mg/g，比改性前进步17.5%，符合Langmuir单层吸附模型。跟着pH的上升，EDTA-GO的吸附功用越来越强。吸附平衡时刻在4分钟以内。Pb2与Cd2和Cu2比较标明，在pH=4.6的条件下，Pb2的饱满吸附量比后者大得多，表现出良好的选择性吸附特性。
       重金属一般是指密度为4以上60种以上的元素或密度为5以上的45种金属元素，但由于重金属不同，在水和土壤中的毒性差异较大，因而在环境科学领域中，钒、铬、钴、镍、铜、锌、镉、锡、汞、铅等重金属大多以单质或化合物的形式普遍存在于自然界，对生态和人类不构成大威胁。但近年来，人类过度挖掘和锻炼金属矿物、化工、电子、仪器、机械制造等工业生产进程，产生了很多含有重金属离子(镉、铬、铜、汞、镍等)的废水，这些都是水和土壤的首要污染源重金属离子集合在人体内，引起中毒、癌症、神经系统损伤。吸附法在管理废水中重金属离子方面具有不产生二次污染、反响效率高、作用明显、设备简单等长处，受到学者和研讨者的广泛关注，需求寻觅成本更低、效率更高、制备更容易、复用性更好的吸附剂石墨烯便是其中之一。
       石墨烯是碳原子在sp2杂化轨迹中构成蜂窝状正六角形晶格的二维平面结构的资料，其厚度仅为碳原子层的一个或几个厚度。 石墨烯是理想的无孔吸附剂，吸附作用首要产生在其外表，石墨稀粉末随机集合为重金属离子提供敞开通道，吸附很快到达平衡状况。由于其特别的完美结构，石墨烯具有较大的比外表积，一起具有吸附容量大、吸附快速、易于收回和二次运用等特色，可作为新式吸附资料运用。许多专家学者展开了石墨淡薄和氧化石墨淡薄吸附功用的研讨，实验探究和理论核算都证明了以石墨烯为根底的资料具有很高的吸附才能。Yang等人的研讨标明，氧化石墨烯对Cu2的吸附才能比活性炭高10倍。Deng等人用六氟磷酸钾作为电解液电解的办法使石墨烯官能化，即通过在石墨烯中引进官能团进步石墨烯的吸附功用，实验标明他们制备的GNSPP6资料对Pb2和Cd2有很好的吸附作用，其吸附容量别离为石墨烯氧化物外表含有很多含氧基团，这些基团使其外表带负电荷，电荷间的静电排斥力能够安稳涣散在水相系统中。石墨烯氧化物还原为石墨烯后，石墨烯结构完好，化学安稳性高，其外表呈惰性状况，与其他介质如溶剂等的相互作用弱，且石墨烯片与片之间有较强的范德华力，易凝集，外表呈惰性因而，对其进行有用修饰，使其功用化以进步涣散性是特别重要的。功用化是指使用石墨烯在制备进程中外表产生的缺点和基团，通过共享、非共享、掺杂等办法改动石墨烯外表的某些性质，便于研讨和使用。石墨烯与CNTs具有相似的结构，且外表含有羧基、羟基等含氧基团，使CNTs外表功用化的办法一般也合适石墨烯外表功用化。
      石墨烯掺杂是完成石墨烯功用化的重要途径之一，是控制石墨烯电光功用的有用手法，掺杂后的石墨烯有着巨大的使用前景，已引起研讨者的广泛关注。
1、实验进程
1.1、EDTA-GO组成步骤
     将100mg氧化石墨烯(GO)、200mgEDTA和40mg对甲基苯磺酸溶解在50mln-n二甲基甲酰胺(DMF)中，用150油浴回流搅拌加热，冷却至室温，离心分离，测验
1.2、EDTA-GO和GO的Pb2饱满吸附量测验
      用1000mg/L的铅标准溶液别离参加100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L、350mg/L、400mg/L、450mg/L，500mg/L的铅溶液
1.3、pH值对EDTA-GO饱满吸附量影响测验
      用1000mg/L的铅标准溶液制备100mg/L的铅溶液100ml份，将EDTA-GO参加上述溶液中，密封保存36小时。用过滤器汲取上清液，稀释100倍后进行测定。
1.4、EDTA-GO吸附平衡时刻试验
      用1000mg/L的铅标准溶液制备100mg/L的铅溶液200ml，将EDTA-GO参加上述溶液中，吸附2min、4min、8min、15min、30min、60min、120min时用过滤器吸附上清液。
1.5、EDTA-GO对Pb2离子的选择性吸附测验
     用1000mg/L的铜标准溶液别离制备100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L的铜溶液各100ml。用1000mg/L的镉标准溶液别离制备100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L的镉溶液。将备用EDTA-GO放入上述溶液中，密封保存36小时。用过滤器汲取上清液，将吸附的铜溶液稀释100倍，将镉溶液稀释250倍进行测定。
2、结论
    开发了用酯化法组成EDTA-GO，使用氧化石墨烯上的羟基进行改性的新办法。并对组成的新资料进行了吸附功用研讨，得出以下结论。
    1)采用酯化法组成了新式石墨烯资料EDTA-GO。反响物氧化石墨烯、EDTA、对甲基苯磺酸配比为2.5:5:1，水浴回流加热、洗刷、枯燥、真空密封保存。
    2)在ph4.6、室温条件下，改性前GO对Pb2的最大饱满吸附量为30215mg/g，改性后EDTA-GO为35517mg/g，饱满吸附量实践进步17.5%，证明改性成功
    3)EDTA-GO对重金属离子的吸附符合Langmuir单层吸附模型，平衡吸附时刻小于4min，跟着pH的增加，EDTA-GO的吸附功用大幅进步。
    4)在相同条件下，EDTA-GO对3种重金属离子的最大饱满吸附量为铅离子(35517)mg/g、铜离子(1618) mg/g、镉离子(1296) mg/g。铅离子的最大饱满吸附量约为铜的2倍，或镉的3倍，标明EDTA-GO对铅离子具有良好的选择性吸附性。