氧化石墨烯天然高分子复合吸附材料在水处理中的应用.docx

石墨烯具有比表面积大、吸附能力强等优点，是一种理想的吸附材料。但石墨烯层间的范德华力大，分子结构上的官能团少，导致其水分散性不佳，限制了其在水处理中的应用。相比而言，氧化石墨烯(GO)表面含有丰富的含氧官能团，使其具有很好的亲水性，而且能增加其对污染物的吸附能力。因此，为了进一步提升石墨烯吸附材料的应用性能，通常首先采用改进Hummers法和Brodie法等制得氧化石墨烯，然后对其进行表面改性，引入活性基团，获得石墨烯类材料。天然高分子材料广泛存在于自然界中，其价格低廉且含有丰富的官能团，是一类天然的吸附材料。将氧化石墨烯与天然高分子材料复合，能够提高复合材料的吸附能力以及回收利用性能，得到一个综合性能优于单一材料的复合材料。基于此，本文对G0/天然高分子复合吸附材料的制备方法及其对水中染料和重金属离子处理的应用进展进行了较为全面的文献总结。摘要：近年来，氧化石墨烯(GO)复合吸附材料在水处理方面得到了广泛研究。由GO和天然高分子组成的复合材料具有吸附能力强、机械稳定性好等优点，且表面改性的GO可以进一步提高其吸附稳定性和吸附能力。介绍了G0/天然高分子复合吸附材料的制备方法；总结了GO表面官能团，如疏基、氨基、竣基等对吸附材料吸附性能的影响；综述了GO与壳聚糖、纤维素、海藻酸钠、木质素等天然高分子形成的复合吸附材料对水中染料和重金属离子处理的应用；最后对G0/天然高分子复合吸附材料在实际应用中的发展方向提出了展望。结论石墨烯及其复合材料因其独特的性质已在各个领域获得了越来越多的关注。“2020中国生态环境产业高峰论坛中强调了在“十四五期间要“加快环保产业、环保技术设备、节能减排专业化的服务水平等。石墨烯/天然高分子复合吸附材料也因其巨大的比表面积和易于化学修饰，成为一种非常有前途的吸附材料，并将在水处理用的环保材料、设备中发挥作用。结合国内外文献分析，就目前的研究而言，尚存在部分问题，例如：为了获得较为突出的性能，材料的制备工艺趋于复杂，选用的原材料成本较高,这对于复合吸附材料的工业化和推广是不利的;其次，吸附过程多以静态吸附为主，针对的污染物种类较为单一，其特点是可以实现特定专一性吸附，但现实的水处理中往往面临的是多种污染物共存的环境;材料的循环利用或者回收能力需要进一步增强，借此以降低成本等。笔者认为在以后的研究中可能更需要关注以下几点：（I）将光催化材料与石墨烯吸附材料结合，开发出集吸附与降解于一体的材料；（2）通过引入磁性材料或者动态吸附作用，提高石墨烯吸附材料的回收利用能力以及多次循环使用性能；（3）充分利用废弃的天然高分子材料，简化石墨烯/天然高分子复合吸附材料的制备工艺，开发出低成本、易分离、绿色环保且能够用于大规模生产的吸附材料；（4）完善机理研究，从微观角度探窕石墨烯与污染物之间的相互作用，有利于设计出更高效的石墨烯吸附材料；（5）构建更有代表性或可调性的废水模型，以模拟评价复合吸附材料在实际环境中的性能，并对比在实际废水中石墨烯复合吸附材料的吸附能力。图文导读图1GO/壳聚桶熨合水凝胶的制备I：艺示意【闾Fig. 1 SchematicdiagramofpreparationprocessofGOchitosancompositehydrogel”切图2Go嫦基功能化示意图RUFig. 2 SchematicdiagramofsulfhydrylfunctionalizedGo口"iol-cncClickCystpGO图3筑基烯键反应功能化GO示意图【封SchematicillustrationoffunctionalizationofGOWIthdnol-<neclickreaction阴Cysl-prGO-HgSolventDye solution: MB, RhBr MO, and CR图5 GaPDA/CS气凝胶的制备I：艺【硼Fig 5 Fabrication process of GOPDAZCS aerogel【叫图4GeCHC过流吸附过程【闭Fig.4Filtration-adsorptionprocessofGCCHCtl83图6CS-CMC的结构以及各组分之间的相互作用示意图对Fig6StmcturediagramofCS-GOCMCandinteractionsbetweenComPonentS【湖一SAchainhbiGOsheet.PVAcrosslinkingpointbycrystallineregionPVAchainOoOIlydrogenbondingeSAcrosslinkingpointbyCa2*图7Ga海藻酸钠/聚乙烯醇双层网络结构交联机理示意图网Fig.7SchematicofcrosslinkingmechanismofGOreinforceddoublenetwork(DN)hydrogel【叫ki石星烯天然鸟分子复合吸附材料合成与应刖Table1Synthesisandapplicationofgraphenenaturalpolymercompositeadsorbents吸附质吸附材料赵缶方法01'(吨g)PHOfC动力学模型等温级模型参考文依R（n）f-C-EN-GO乙二校交取18648725拟二级动力学方程Langmiui52pvacstoagoIW时凝胶法23625.530拟二级动力学方程一a二6二二I48CHl-APSGO溶胶-凝依法5662525拟二级动力学方程Freuadlich50GAHfs新化钙交联3279530拟二级动力学方程Langmuir60LS-GH水热法1308525拟二级动力学方程Langmuir65Cu(11)Go浮干缗索复合水程皎环叙内烧交联94345.825拟二级动力学方翟FreiQMilich53GAD水热法1695425拟二级动力学方程321E1LI59GOl)CWGo及二庭交联122.03425拟二级动力学方程Redhch-Petenon42U(M)GQPDA,CS溶胶-低温法4159625拟二级动力学方程49SPG融化朽交联40378525拟二级动力学方覆Langxur61RhBCMCiGA水热法1612920拟二级动力学方程Laxxaxxuir(14DB367MCGO戊二JC交我29827290拟二级动力学方覆43MBCs-GQCMC光聚恬交联3190725拟二级动力学方程Langmuir54SSG溶液潴合再生-冷冻*t4219725拟二级动力学方程Langnnur55CMCGoCooH超声混合180321025拟二级动力学方程Langxuu56GOICS超出混合27551025拟二级动力学方程Langmiur39SCGO戊二施交联358.4935拟二级动力学方整Langrnmr44SATVADN冷冻Hft法480766.530拟二级动力学方程Langmuir62ABSGO依化钙交联17036625拟二级动力学方佳Langmuir网GLCA克聚精交联10239730拟二级动力学方程Langmuir67GO-AL先聚博交联1185.98730拟二级动力学方程Iangminr6S注：一-“为未提及.