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[硕士论文] 田淑雅
分析化学 河南大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,氧化石墨烯(GO)由于具有独特的二维结构和较大的比表面积,同时含有大量的-OH、-COOH、C=O和环氧基等含氧官能团和离域π电子,对含有共轭体系的有机物和重金属离子有很好的吸附效果,因此常作为新型吸附材料而被广泛关注。然而氧化石墨烯的尺寸较小及片层比较柔软,使用传统的离心和过滤等方法,很难大规模的将其从溶液中分离回收,从而限制了其在吸附领域中的应用。因此探索吸附量大、易分离回收及可大规模使用的石墨烯基吸附材料,一直是人们研究的热点问题。
  本论文采用真空抽滤的方法,制备了纤维素/氧化石墨烯复合材料膜(CGCM),并分别研究了其对有机染料罗丹明B、重金属离子(Cd2+、Pb2+和Cu2+)和忍冬叶提取液的吸附行为,研究结果表明,纤维素/氧化石墨烯复合膜具有吸附能力强、分离效果好和易回收再生等优势,有望应用于规模化生产。主要研究内容包括以下三个部分:
  先将棉纤维溶解到NaOH-尿素溶液中,之后与氧化石墨烯溶液混合,再通过简单的一步真空抽滤法制备纤维素/氧化石墨烯复合材料膜(CGCM)。在CGCM膜中,氧化石墨烯作为活性物质,纤维素主要起到骨架支撑的作用,且增加了活性位点。该吸附分离膜不仅保持良好的吸附能力,而且还能同时实现吸附和分离过程,吸附效率高。使用XRD、SEM、IR、Raman和TGA对GO和CGCM膜进行结构及形貌表征。结果证明氧化石墨烯被成功复合到纤维素中,所形成的复合材料膜是非常有序的层状结构膜。
  研究GO与纤维素质量比对罗丹明B的吸附情况,结果表明:当纤维素和氧化石墨烯的质量比为8:1时(标记为C8G1),吸附容量最大,为85.7mg/g。此外,使用乙醇有机溶剂对吸附饱和的CGCM复合膜进行解吸再生回收实验,经过5次吸附-解析循环后,C8G1对罗丹明B的吸附效率保持在90%以上。此外,用C8G1对重金属离子(Cd2+、Pb2+和Cu2+)进行吸附,考察和对比了C8G1对重金属离子(Cd2+、Pb2+和Cu2+)的吸附情况,对Cd2+、Cu2+和Pb2+的吸附容量分别是11.99mg/g、17.95mg/g和20.98mg/g。
  考察和对比不同质量比的CGCM膜对忍冬叶提取液(The Extraction of Honeysuckle leaves,标记为TEH)的吸附情况。将吸附后所得的滤液和原液经HPLC检测对比发现:C2G1对TEH没有选择性吸附,被C4G1,C6G1和C8G1吸附后的滤液中只检测出新绿原酸、绿原酸、咖啡酸和异绿原酸C这4种有机酸,且被C4G1吸附后的滤液中该4种有机酸的含量相对较高,因此C4G1在选择性吸附TEH中是最佳比例。考察和对比不同体积分数的乙醇(30%、50%、70%和90%)对C4G1/TEH的洗脱情况,将洗脱液和原溶液经HPLC检测对比发现:只有70%乙醇对C4G1/TEH有选择性洗脱,将洗脱液和原溶液的HPLC对比发现:只检测出新绿原酸、绿原酸、咖啡酸和异绿原酸C这4种有机酸。因此可以证明CGCM复合膜可以从忍冬叶提取液中有效分离出新绿原酸、绿原酸、咖啡酸和异绿原酸C这4种有机酸。通过标准曲线计算,CGCM从忍冬叶提取液中分离出的新绿原酸、绿原酸、咖啡酸和异绿原酸C这4种有机酸分别占原液的79.95%、49.93%、83.35%和70.42%。
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