参考文献 16

致  谢 18

氧化石墨烯改性材料的制备及其吸附Pb2+离子的性能研究

引  言

近年来，随着工业发展，在给人们生活带来便利的同时也给我们带来了一系列的污染问题，而水中重金属污染在众多污染中又比较典型和突出。在环境与健康领域的重金属主要指铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、铬（Cr）、砷（As）等生物毒性显著的元素，也指铜（Cu）、锌（Zn）、钴（Co）、镍（Ni）等。重金属多以离子态形式进入水中，其半衰期长、具有生物富集性、致癌性、致畸性以及致突变性[1,2]。重金属离子可以与人体内的蛋白质及各种酶发生一系列的生化反应，从而使这些酶失去活性[3]，所以环境中重金属通过食物链进入人体后，一旦超出身体所能承受的极限就会使人中毒，严重时对人的生命造成极大的威胁。论文网

图 1  我国发生的部分Pb2+离子污染事件分布

Pb2+离子作为众多重金属的代表之一，可以由皮肤、消化道、呼吸道进入人体，然后与各种器官反应，造成贫血、神经机能失调以及肾损伤等问题；中毒后的症状：智力下降、反应迟钝及贫血等。世界卫生组织制定的饮用水中含铅量不能超过0。01 mg/L，而我国许多地区都或多或少地面临着重金属Pb2+离子污染所造成的影响（如图1）。因此，从水体以及排放的废水中去除Pb2+离子的研究十分重要。

处理重金属废水的常见方法有[1,4]：物理法、生物法和化学法。物理法包括：换水法、稀释法和蒸发法，这些很少会造成二次污染，但是成本和局限性较大，可应用范围小。生物法是利用动植物和微生物材料及其生命代谢来处理废水中的重金属离子的方法。生物处理法对环境的污染小、应用前景广阔，但处理周期长，因此还需进一步深入研究。化学法包括：氧化还原法、电解法、沉淀法、絮凝法和吸附法，其中，吸附是一种较好的方法和手段，目前，活性炭、硅胶、碳纳米管、石墨烯等材料被用于Pb2+离子的吸附研究，对石墨烯而言，虽然其比表面积大，但表面的功能基团较为有限，如对其进一步功能化修饰，使其具有更多与Pb2+离子具有更强结合作用的功能基团，则有望提高最终的吸附效果。

综上所述，在本论文的研究中，拟首先采用一定的方式将三亚乙基四胺（TETA）修饰到氧化石墨烯（GO）表面，制备氨基化石墨烯（TETA@GO），在此基础上，为进一步增加功能基团，再将TETA@GO与CS2反应来最终制备二硫代氨基甲酸盐[5-9]修饰的氧化石墨烯（CS2@TETA@GO）。二硫代氨基甲酸盐是一种重要的含硫和氮的有机化合物，其与Pb2+离子具有良好的螯合作用，其结构式如图2所示。在制得CS2@TETA@GO的基础上，对其进行表征分析并将其用于水中Pb2+离子的吸附研究，对相应的吸附机理进行探讨。

图 2  二硫代氨基甲酸盐的结构式

1 实验部分

1。1 仪器与试剂

表 1  实验仪器

仪器名称 仪器型号 生产厂家

分析天平 AL204 赛多利斯科学仪器有限公司

双频数控超声波清洗器 KQ-300VDB 昆山市超声仪器有限公司

集热式恒温加热磁力搅拌器 DF-101S 天津市工兴电器厂

循环水式真空泵