壳聚糖/磁性氧化石墨烯的制备及对水中污染物的吸附开题报告

1. 研究目的与意义

汞是一种重要的有毒环境污染物，具有持久性、易迁移性、高度的生物富集性和生物毒性等特性。水相中的汞能通过食物链直接影响人体的健康，尤其会对人的大脑、肝、肾等重要器官以及部分神经元等造成不可逆转的伤害。即使是非常低浓度的汞，由于其高度的生物富集作用，也会对人体健康和水陆生态系统造成严重伤害。上世纪日本因甲基汞污染引起的水俣病事件至今还使人谈汞色变。如今，汞污染已成为全球性议题，对水中汞的治理正日益成为各国政府及领域专家研究的热点与难点。

对于低浓度含汞废水的治理，目前常用的方法主要为化学沉淀法、膜分离法、离子交换法以及吸附法等。其中，吸附法具有费用低、操作简便、不易造成二次污染、汞去除效率高等特点。然而，常规的吸附材料如活性炭、粘土、氧化硅、纤维素和壳聚糖等，对汞的亲和力相对较弱，导致汞吸附容量偏低。为此，需要寻找一些对汞具有较强亲和力的吸附材料，以解决目前采用吸附法去除水中汞的瓶颈问题。

石墨烯是近年来兴起的一种新型碳基吸附材料，它是由sp²杂化的碳原子以六边形排列形成的周期性蜂窝状二维碳质新材料，其厚度只有0.335 nm。与传统的材料相比，石墨烯具有许多独特的优势，如理论比表面积高达2630 m²/g（远高于常规活性炭）、材料本身的高电子迁移率、良好的化学稳定性等。如今，世界各国都在开展利用石墨烯作为吸附材料，用于水相环境中污染物的分离与富集，并取得了卓有成效的结果。石墨烯材料在替代传统的吸附剂方面展现了良好的应用前景。

然而，石墨烯材料片层间具有强烈的π-π相互作用，表面化学特性不活泼，因此石墨烯材料在水溶液中分散性能较差，易于团聚，导致表面积减少，影响了石墨烯吸附特性的发挥，限制了石墨烯材料的广泛应用。

2. 研究内容和预期目标

1、1、研究内容

利用壳聚糖、磁铁矿与石墨烯材料制备出课题所需要的壳聚糖/磁性氧化石墨烯材料，然后开展以下研究工作：

（1）与传统非磁性氧化石墨烯材料进行对比，考察壳聚糖/磁性氧化石墨烯材料对水中重金属汞的吸附效果，同时探寻各种因素的影响及其最佳吸附条件。包括吸附温度、溶液ph、汞形态、共存阴离子及其它金属离子等。

3. 研究的方法与步骤

（1）材料制备的方法及步骤

①磁性壳聚糖的制备

a.将0.994gfecl₂·4h₂o和1.352gfecl₃·6h₂o溶于超纯水制成100ml溶液；再用移液管缓慢加入50ml28wt%的氨水，并强力搅拌20~30min；然后用超纯水冲洗至溶液ph为7；最后在氮气氛围下用管式炉50℃干燥12h，得到磁性粒子。

4. 参考文献

1. 周丽, 邓慧萍, 万俊力, 张瑞金. 石墨烯基铁氧化物磁性材料的制备及在水处理中的吸附性能[j]. 化学进展, 2013, 25(1): 145-155.

2. 肖蓝, 王祎龙, 于水利, 唐玉霖. 石墨烯及其复合材料在水处理中的应用[j]. 化学进展. 2013, 25(2-3): 419-430.

3. limei cui, xiaoyao guo, qin wei, et al. removal of mercury and methylene blue from aqueous solution by xanthate functionalized magnetic graphene oxide: sorption kinetic and uptake mechanism[j]. journal of colloid and interface science, 2015, 439:112-120.

5. 计划与进度安排

（1）2022年1月18日~2月21日，下达任务，收集资料；

（2）2022年2月22日~2月28日，查阅资料，进行方案设计；

（3）2022年2月29 日~3月13日，合成实验材料及表征分析，完成开题报告，完成实验装置建设；