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。

2. 研究内容和预期目标

（1）研究内容

首先利用磁铁矿与石墨烯材料制备出课题所需要的磁性氧化石墨烯材料，然后开展以下研究工作：

（ⅰ）与传统非磁性氧化石墨烯材料进行对比，考察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

一、磁性氧化石墨烯的制备方法

方法一：

⑴将0.5g氧化石墨分散于500ml水溶液中，超声仪超声分解13h。

4. 参考文献

1. 周丽, 邓慧萍, 万俊力, 等. 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, 等. 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

2022年3月20日~3月25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；

2022年3月26日~5月1日，完成（磁性）氧化石墨烯对水体中汞吸附的实验，并对数据进行整理、分析、表征，并进行动力学与热力学研究。完成小论文投稿与专利撰写；

2022年5月2日~5月29日，专利申请，撰写大论文；