石墨烯基复合材料的制备及其电镀重金属废水资源化利用研究

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基于快速分离电镀废水中重金属的考虑,采用溶剂热法一步合成了聚乙烯亚胺和四氧化三铁修饰的磁性石墨烯复合材料(TMGN),进一步在其上接枝聚天冬氨酸,形成富含胺基和羧基的、具有螯合功能的磁性石墨烯复合材料(TMGA)。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对材料进行了表征。结果表明:大量微米级球形的四氧化三铁颗粒均匀地分布在石墨烯表面;絮状聚合物覆盖在磁性石墨烯的表面。考察了TMGA对含铬(Ⅵ)废水的吸附处理性能。吸附过程为自发的吸热反应,符合准二阶动力学模型;在最佳条件下(pH2.5,45℃,310min),TMGA对铬(Ⅵ)的最大吸附量为165mg/g。
  基于资源化利用电镀废水制备纳米电催化剂的考虑,采用共沉淀法,先合成磁性氧化石墨烯(CMGO);随后,通过酰胺化反应,在CMGO上依次接枝聚乙烯亚胺和聚天冬氨酸;形成的石墨烯复合材料(CMGA)除具备鳌合功能外,还具有良好的导电性。其后,以CMGA为载体,一定条件下,以模拟的电镀镍、锌和铬废水为原料,在CMGA表面共沉积二元和三元的Ni(Zn)/Cr层状复合金属氢氧化物(Ni/Cr-LDH/CMGA、Zn/Cr-LDH/CMGA和NiZn/Cr-LDH/CMGA);其后,再进行煅烧,获得相应的Ni(Zn)/Cr复合金属氧化物/石墨烯复合材料(Ni/Cr-LDO/CMGA、Zn/Cr-LDO/CMGA和NiZn/Cr-LD O/CMGA)。采用SEM、XRD、FT-IR和电化学等技术,对材料的结构和性能进行了表征。结果表明:CMGA上的三种LDHs均呈现良好的层状水滑石结构,且分布均匀;经煅烧后,获得的相应LDO均出现团聚。分别考察了上述材料对碱性溶液中苯酚和水溶性硫化物(S2-)的电催化氧化性能。和其它材料相比,Ni/Cr-LDO/CMGA对苯酚和S2-的电催化氧化作用最强,氧化电位较低,峰电流较高。
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