摘 要

目前，吸附法已经成为处理水污染问题的一种常用方法。传统的吸附材料有草木灰、活性炭、沸石和天然有机吸附剂等。但是它们的缺点是吸附效率差、回收率低。石墨烯作为一种十分有前景的吸附剂，它有着超大的比表面积和空隙结构；凹凸棒土是一种天然硅酸盐矿物，我们所要研究的就是二者复合之后的新型吸附剂。

本论文的研究内容是凹凸棒土-石墨烯吸附材料的制备过程和原理。通过对凹凸棒土、石墨烯和凹凸棒土-石墨烯吸附材料进行SEM和TEM表征、X衍射分析、红外光谱分析和拉曼光谱分析，我们得到一种复合效果较好的凹凸棒土-石墨烯吸附材料。与此同时，我们将不同组份的凹凸棒土-石墨烯吸附材料对水中的Pb² 进行吸附，最终发现5:1型ATP-GO吸附剂的去除率达到将近90%，即成为一种更为经济，吸附效果更好的吸附材料。

关键词：凹凸棒土 石墨烯 复合材料 吸附

Preparation and Characterization of Attapulgite Adsorption Materials

Abstract

At present, adsorption method has become a common method to deal with water pollution. The traditional adsorption materials include wood ash, activated carbon, zeolite and natural organic adsorbent. But their disadvantages are poor adsorption efficiency and low recovery rate. Graphene is a promising adsorbent with large specific surface area and void structure. Attapulgite is a natural silicate mineral. What we want to study is the new adsorbent after the combination of the two.

The preparation process and principle of attapulgite - graphene adsorption materials are studied in this paper. Through SEM and TEM characterization, X-ray diffraction analysis, infrared spectrum analysis and Raman spectrum analysis of attapulgite, graphene and attapulgite - graphene adsorption materials, a composite attapulgite - graphene adsorption material with good composite effect was obtained. At the same time, Pb² in water was adsorbed by attapulgite and graphene adsorption materials of different components., it was found that the removal rate of type 5:1 attapulgite - graphene adsorbent reached nearly 90%, which made it a more economical and better adsorption material.

Key Words: Attapulgite; Graphene; Composites; Adsorbed

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2凹凸棒土及其在吸附领域的应用 2

1.2.1凹凸棒土 2

1.2.2存在问题及解决 3

1.2.3凹凸棒土改性 3

1.2.4凹凸棒土在吸附领域中的应用 4

1.3石墨烯及其在吸附领域中的应用 5

1.3.1石墨烯的结构 5

1.3.2石墨烯的吸附特性 5

1.3.3石墨烯基复合材料的制备 6

1.4吸附法简介 7

1.4.1吸附法机理 7

1.4.2吸附法分类 7

1.4.3吸附剂种类 8

第二章 实验部分 10

2.1实验试剂 10

2.2实验仪器 10

2.3GO-ATP的制备流程及吸附 11

2.3.1 GO的制备 11

2.3.2ATP的改性 11

2.3.3 GO-ATP的制备 11

2.3.4 GO-ATP的吸附 12

2.4ATP改性、GO-ATP的制备原理 12

2.4.1 ATP改性原理 12

2.4.2 GO-ATP的制备原理 13

第三章 数据处理与分析 14

3.1扫描电镜（SEM）分析 14

3.2透射电镜(TEM)分析 14

3.3红外光谱(FTIR)分析 15

3.4X衍射(XRD)分析 16

3.5拉曼图谱（Raman）分析 16

3.6吸附去除率分析 17

第四章 结论与展望 19

4.1结论 19

4.2展望 19

参考文献 20

致 谢 24

文献综述

1.1引言

一直以来，水污染问题是科学家们需要解决的重点。水中的酸、碱、以及苯、乙二醇等有机物对水生生物生存的环境不利，而且会严重破坏生态平衡。不仅如此，水体污染逐渐影响着人们正常的生活和工作。因为水污染因其的各种病症层出不穷。所以为了防止水体污染对于整个地球的影响，探究出有效防止水污染的方法以及对污染水质的处理是目前不容忽视的问题。

要想实现对水污染问题的防治，就要使用适当的吸附材料对于废水进行吸附处理。最早的吸附材料是草木灰、木炭等，它们可去除空气异味。20世纪初期，科学家们用二氧化碳或水蒸气与炭材料反应制备出活性炭^[1]，并且随之应用于工厂投产。之后，美国科学家R. Barrer研制成合成沸石，沸石的吸附性选择能很高，并且有筛分形状大小不同吸附质的能力。与此同时，一些天然吸附剂如粘土矿物等也被逐渐发现，并且其因其低成本、含量多的优势，也逐渐应用到油、水的净化领域当中。

其中，凹凸棒土是一种天然粘土矿物^[2]。科学家发现凹凸棒土的吸附效率较传统吸附剂更高，吸附效果更好^[3]。不仅如此，凹凸棒土的含量颇高。世界上最重要的凹凸棒土矿集地区集中在苏皖地区，那里拥有中国70%的储量，占世界总储量的49%。

然而，我国对于凹凸棒土的开发利用水平远远不及欧美等国家，并且天然的凹凸棒土含有大量的杂质，如果直接应用，这些杂质对于凹凸棒土的结构和性能有着严重的影响。所以经过科学家们不断的实验研究，对于凹凸棒土的改性渐渐成为热点，目前最常见的对于凹凸棒土的复合改性材料是碳材料、非金属氧化物，以及壳聚糖等天然吸附物质，改性后的复合吸附剂对于重金属离子、有毒气体、废水等污染物吸附效果提升不止一倍以上。

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