自由基化学改性氧化石墨烯对亚甲基蓝的吸附性能

摘要

氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)拥有较大的比表面积和较高的稳定性,可用来吸附水体中的多种污染物,其潜在功能稳定性具有规模化应用前景。考虑到GO在高级氧化体系中结构和形貌会发生改变,探究了经UV/H2O2和UV/过硫酸盐(Persulfate,PS)产生强氧化性自由基的体系处理后所得GOs对亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)的吸附性能。氧化性自由基体系光源选择300W中压汞灯,30mL GO储备液(1mg/mL)在两种氧化体系下反应1、2、4h后制得GOs。实验考察了不同反应条件对GOs吸附动力学的影响,傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了GOs氧化前后表面官能团的变化。结果显示,经UV/H2O2,UV/PS氧化1h后,GOs表面的含氧官能团数量开始明显减少;吸附动力学过程更符合准二级动力学模型(R2>0.999);吸附热力学过程更符合Langmuir模型,MB饱和吸附量(经UV/H2O2和UV/PS氧化1、2、4h后分别记G1-1、G1-2、G1-3、G2-1、G2-2、G2-3)依次为580.26、591.80、598.63、521.77、554.91、568.00 mg/g。研究表明,GO可以快速吸附较大浓度范围内的MB,且对低浓度染料表现出更好的去除效果;GO对MB的吸附量随着pH值的增加逐渐增大,在碱性条件下增加得更明显;经氧化处理后,GOs的吸附性能随氧化时间的增长,性能减弱,尤其在UV/PS体系中更为显著。