研究报告
李鑫,李柯燃,何志恒,李百丹,张哑玲.氨基功能化磁性氧化石墨烯吸附废水中亚甲基蓝机理研究[J].环境科学学报,2022,42(4):157-169
氨基功能化磁性氧化石墨烯吸附废水中亚甲基蓝机理研究
- Mechanism of adsorption of methylene blue from wastewater by amino functionalized magnetic graphene oxide
- 基金项目：国家自然科学基金（No.52004234）；高分子材料工程国家重点实验室开放课题基金（No.sklpme20204-14）
- 作者
- 单位
- 李鑫
- 西南石油大学化学化工学院，新都 610000
- 李柯燃
- 西南石油大学化学化工学院，新都 610000
- 何志恒
- 西南石油大学化学化工学院，新都 610000
- 李百丹
- 西南石油大学化学化工学院，新都 610000
- 张哑玲
- 西南石油大学化学化工学院，新都 610000
- 摘要：通过酰胺化一锅法成功制备了三乙烯四胺修饰的磁性氧化石墨烯纳米颗粒（MGO-TETA）吸附剂，并利用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、 拉曼光谱仪（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）证实了MGO-TETA吸附剂的成功制备.同时，实验研究了吸附剂用量、亚甲基蓝溶液（MB）的pH值、吸附剂的零电点和离子强度对MGO-TETA吸附性能的影响，并考察了MGO-TETA的循环再生和工业模拟应用.最后，通过拟一级动力学、拟二级动力学、颗粒内扩散和液膜扩散4种模型讨论了吸附动力学过程，使用Langmuir、Freundlich 和Temkin模型探讨了吸附热力学行为. 结果表明：MGO-TETA对MB的吸附是自发可行且吸热的，符合Langmuir等温线模型和拟二级动力学模型.由Langmuir等温线模型计算的最大吸附量为638.90 mg·g-1.经过5次吸附-解吸循环以后，MB的去除率仍然可达87%.经过实验证明在吸附过程中MGO-TETA吸附剂与MB之间存在静电相互作用、氢键相互作用、π-π共轭相互作用.
- Abstract：Magnetic graphite oxide nanoparticles （MGO-TETA） modified with triethylenetetramine were successfully prepared by the one-pot method. Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR）， Raman spectroscopy （Raman） ，and scanning electron microscopy （SEM） were used to confirm the successful preparation of MGO-TETA adsorbent. The effects of the amount of adsorbent， the pH value of methylene blue solution （MB）， the zero-electric point potential of the adsorbent ，and the ionic strength on the adsorption performance of the MGO-TETA were studied experimentally. At the same time， the recycling of MGO-TETA and the practical industrial simulation application were also investigated. The adsorption kinetics process was discussed by using four models： pseudo-first-order kinetics， pseudo-second-order kinetics， intraparticle diffusion ，and liquid film diffusion. Langmuir， Freundlich ，and Temkin models were used to investigate the thermodynamic behavior of adsorption. The results show that the MGO-TETA adsorption of MB is spontaneous and endothermic， which is consistent with the Langmuir isotherm model and the pseudo-second-order kinetic model. The maximum adsorption capacity calculated by the Langmuir isotherm model was 638.90 mg·g-1. After 5 cycles of adsorption-desorption， the removal rate of MB was still 87%. The experiments show that electrostatic interaction， hydrogen bond interaction ，and π-π conjugate interaction existed between MGO-TETA and MB in the adsorption.
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