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染料废水中一般含有大量的有机物和盐分,具有COD高,色泽深,酸碱性强等特点,一直是废水处理中的难题。传统的处理方法包括吸附法、凝固-絮凝法、氧化-臭氧化法、生物降解法和化学降解法等。其中吸附法因其具有成本低,效率高,简单易操作等优点,被认为是处理废水的有效方法。碳基吸附剂在吸附处理废水方面具有良好的应用前景。本论文选取最新型的碳基材料石墨烯为吸附剂,研究不同功能化程度对染料吸附能力的影响。主要研究内容如下: (1)采用不同浓度的硝酸氧化 Hummers制备的GO,制备不同氧化程度的OGOs。根据硝酸的浓度将其分别命名为OGO-0.5,OGO-0.65,OGO-1,OGO-3。AFM、FT-IR和XPS等表征结果显示,OGOs中含氧官能团的比例增加,其纳米片层的厚度也有所增加。将其用于吸附处理亚甲基蓝(MB)染料,并考察了pH值、吸附时间、盐浓度等因素的影响。实验表明,在pH为9,无盐条件,吸附反应进行30 min后,OGO-0.65对MB的吸附效果最好,其吸附容量呈现最大值1449.3 mg g-1,这是静电作用和π-π堆积作用的共同结果。同时,对OGOs吸附MB的吸附行为进行了探究。结果表明,OGOs对MB的吸附行为符合Langmuir单分子层等温吸附模型和二级动力学模型。 (2)采用不同量的水合肼还原 Hummers制备的GO,制备不同还原程度的RGOs。根据水合肼量的不同将其分别命名为 RGO-20,RGO-5,RGO-1和RGO-0.2。SEM、FT-IR、Raman和XPS等表征结果显示,RGOs表面出现明显皱褶,含氧官能团的比例降低。将其用于吸附处理甲基橙(MO)染料,并考察了pH值、吸附时间、温度等因素的影响。实验表明,在pH为5,室温条件,吸附反应进行30 min后,RGO-1对MO的吸附效果最好,其π-π作用力评价因子F达0.29。同时,对RGO-1吸附MO的吸附行为进行了探究。结果表明,RGO对MO的吸附行为是自发的放热过程,且符合Freundlich型多分子层等温吸附模型。 (3)初步探索微波法剥离石墨,超声分散制备石墨烯分散液的方法。结果表明,以膨胀石墨为原料,微波辐射5min后,将其分散于N-甲基吡咯烷酮中,超声处理1 h,得到浓度为0.325mg mL-1的石墨烯分散液。该实验结果为快速制备高浓度的石墨烯分散液提供了研究基础。