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土耳其亞洛瓦大學高分子材料工程系Yasemin Tamer等--利用氧化石墨烯摻雜雙網絡水凝膠強吸附性能去除水中偶氮染料及其動力學
       偶氮染料通過還原裂解釋放危險的芳香胺,其去除是廢水處理領域的一個關鍵環境問題。為了實現有效的處理,納米復合水凝膠由于其增強的吸附能力和機械強度,可以設計為聚合物吸附劑。在本研究中,在制備的氧化石墨烯(GO)納米片的存在下,合成了新型的聚(丙烯酰胺-衣康酸)/GO-聚乙烯亞胺(P(AAm-IA)/GO-PEI)雙網絡納米復合水凝膠吸附劑,用于偶氮染料的有效吸附;陽離子結晶紫(CV)和陰離子剛果紅23(DR23)。為了確定GO用量對從水介質中去除偶氮染料的影響,,通過改進的Hummers方法成功制備了含有大量含氧官能團,厚度為1.16 nm,層間距離為0.88 nm的二維氧化石墨烯(GO)。在聚合物網絡結構中加入0.2 wt%的氧化石墨烯時,CV的吸附量從390.6 mg g-1增加到774.46 mg g-1。此外,結果表明PEI的存在使納米復合水凝膠對陰離子DR 23的吸附非常敏感,吸附量為349.29 mg g-1。研究發現吸附容量隨著GO用量、染料初始濃度和接觸時間的增加而增加,但隨著吸附劑用量的增加而降低。吸附過程采用準二級動力學描述,平衡數據符合CV的Langmuir等溫線模型和DR 23吸附的Freundlich等溫線模型。通過吸附-解吸實驗研究了納米復合水凝膠的可重用性能,5次循環后對CV和DR23的去除率分別為99–84%和75–61%。
 
  
圖1. 氧化石墨烯的SEM圖像。
 
 
圖2. 氧化石墨烯的(a)XRD光譜、(b)FTIR光譜、(c)UV光譜、(d) C1s XPS光譜、(e) O1s XPS光譜和TGA熱譜圖。
 
  
圖3. 純P(AAm-IA)和GO摻雜納米復合水凝膠的(a)FTIR譜圖和(b)壓縮應力-應變曲線 (插圖為純水凝膠的應力-應變曲線)。
 
 
圖4. (a, b)接觸時間、(c)GO含量和(d)pH值對P(AAm-co-IA)/GO-PEI納米復合水凝膠的吸附容量對CV和DR23的影響。
 
  
圖5. (a, b)吸附劑用量對GO-2吸附容量的影響以及(c, d)染料初始濃度對GO-0, GO-1, GO-2和GO-3吸附容量的影響對納米復合水凝膠對CV和DR23的影響。
 
 
圖6. GO-2納米復合水凝膠的重復使用性。
 
       相關研究成果由土耳其亞洛瓦大學高分子材料工程系Yasemin Tamer等人于2021年發表在Journal of Polymers and the Environment (https://doi.org/10.1007/s10924-021-02162-x)上。原文:High Adsorption Performance of Graphene Oxide Doped Double Network Hydrogels for Removal of Azo Dyes from Water and Their Kinetics。

轉自《石墨烯研究》公眾號

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