石墨烯的制备及其对铜的吸附性研究(附件)【字数：11707】
摘 要摘 要 随着人类文明的发展，金属铜已经成为与人类生活密切相关的重金属材料。它广泛应用于机械制造、轻工制造、电气化生产、建筑工业以及国防工业等领域。 但是铜材料在加工与应用的过程中，伴随着腐蚀，产生了重金属废水，对人类和大自然造成了严重的危害。如何有效地处理含铜的废水，已成为当前面临的一大问题。相比于其他方法，吸附法不仅简单，而且在成本上有很大优势。 本文先通过Hummers法制备得到了氧化石墨烯材料，利用紫外可见近红外分光光度计（UV3600）对氧化石墨烯进行了表征处理，测定了铜离子的吸光度，确定了溶液的初始浓度，初始PH值，对反应时间以及吸附剂的量对吸附效果的影响做了研究。从吸附动力学和吸附热力学两个方面研究了石墨烯对铜离子的吸附平衡曲线和吸附等温线。希望能为石墨烯材料在重金属离子吸附领域提供一些理论和实验依据。关键词吸附， 重金属离子， 石墨烯
目 录
第一章 绪论 1
1.1 重金属污染 1
1.1.1重金属污染的现状 1
1.1.2重金属污染的危害 1
1.2 重金属废水处理技术 2
1.2.1化学沉淀法 2
1.2.2硫化物沉淀法 3
1.2.3铁氧体共沉淀法 3
1.2.4电化学法 3
1.2.5溶液萃取法 4
1.2.6离子交换法 4
1.2.7膜分离法 5
1.2.8 吸附法 5
1.2.9生物处理法 6
1.3常用吸附剂材料的研究现状 6
1.3.1农业废弃物吸附剂 6
1.3.2传统活性炭吸附剂 6
1.3. 3碳纳米管材料 7
1.3.4氧化石墨烯材料 8
1.3. 5聚苯胺材料 8
1.3. 6壳聚糖材料 9
1.4本论文的选题思想和主要内容 9
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二章 实验材料及实验方法 11
2.1实验材料 11
2.2实验仪器 11
2.2.1扫描电镜 11
2.2.2 XRD衍射仪 13
2.2.3 紫外可见近红外分光光度计 13
2.2.4拉曼光谱 14
2.3 实验步骤 16
第三章 氧化石墨烯及石墨烯对铜离子的吸附研究 错误！未定义书签。
3.1 前言 18
3.2样品的表征 18
3.2.1扫描电子显微镜表征（SEM） 19
3.2.2 X射线衍射仪（XRD） 20
3. 3溶液的配制及标准曲线绘制 23
3.3.1重金属吸附实验 24
3.3.2吸附动力学方程 26
结 论 29
参考文献 30
致 谢 32
第1章 绪论
1.1重金属污染
重金属元素，一般是指在标准状况下单质密度大于4500kg/立方米的金属元素，常见的重金属元素有镉（Cd)、汞(Hg)、银(Ag)、铜(Cu)、钡(Ba)、铅(Pb)等。重金属元素的离子一般是有毒的，比如铜离子使蛋白质变性，有毒。铁除外，二价铁离子是组成人体血红蛋白的重要元素。2011年4月， 国务院颁发了《重金属污染综合防治“十二五”规划》 ，力求控制重金属污染[1] 日愈严重的情况。
1.1.1重金属污染的现状[2]
近年来我国经济快速发展，工业布局、产业结构没有明显改善，工业生产工艺、污染治理水平没有有效提高，全国涉重金属重点行业产能产量持续增加，重金属污染物排放量（铅除外）仍在增加，一些污染物排放量增幅还很大（汞增幅为26％）。重金属污染目前已相当严重，其对环境和生物的危害极大，同时，其易通过食物链而富集，因此，已经引起了世界各国科学家的高度重视，解决这个问题已迫在眉睫。
1.1.2 重金属污染的危害
重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成污染。重金属不能被生物降解，但具有生物累积性，可以直接威胁高等生物包括人类，有关专家指出，重金属对土壤的污染具有不可逆转性，已受污染土壤没有治理价值，只能调整种植品种来加以回避。因此，底泥重金属污染问题日益受到人们的重视。
第一， 重金属在土壤作物系统中迁移直接影响到作物的生理生化和生长发育，从而影响作物的产量和品质。比如镉是危害植物生长的有毒元素，土壤中如果镉过高，会破坏植物叶片的叶绿素结构，减少根系对水分和养分的吸收，抑制根系生长，造成植物生理障碍而降低产量。铅在作物组织中可导致氧化、光合作用以及脂肪代谢强度的减弱，对水的吸收量减少、耗氧量增大，从而阻碍作物生长，甚至引起作物死亡等。
第二， 重金属可通过食物链最终危害人类健康。比如：镉的生物毒性显著，会给人体带来高血压、心脑血管疾病、肾功能失调等一系列问题。汞[3]食入人体后直接沉入肝脏，对大脑视力神经破坏极大。砷会使皮肤色素沉着，导致异常角质化。铬会造成四肢麻木，精神异常。铅是重金属污染中毒性较大的一种，一但进入人体很难排除，并直接伤害脑细胞，造成智力低下等。
重金属污染物在土壤中移动性差，滞留时间长、不能被微生物降解；并可经水、植物等介质最终影响人类的健康。土壤重金属污染以及治理已经成为科学界乃至全世界关注的焦点问题。在植物修复方法中，植物的筛选、目标植物的生物量和修复的时间都将成为限制其发展的关键问题；同时，由于污染的伴生性，对复合污染的修复效率及农用土壤的修复都将受到一定的束缚。而农业工程的深耕则会破坏土壤的自然性状。目前全世界普遍采用物理化学处理方法；即主要是向被污染土壤添加一些钝化修复剂（例如，撒施“田师傅”土壤调理剂等），来降低重金属在土壤中的有效浓度或改变其氧化还原状态，从而有效较低其迁移性、毒性[4]及生物有效性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 重金属污染 1
1.1.1重金属污染的现状 1
1.1.2重金属污染的危害 1
1.2 重金属废水处理技术 2
1.2.1化学沉淀法 2
1.2.2硫化物沉淀法 3
1.2.3铁氧体共沉淀法 3
1.2.4电化学法 3
1.2.5溶液萃取法 4
1.2.6离子交换法 4
1.2.7膜分离法 5
1.2.8 吸附法 5
1.2.9生物处理法 6
1.3常用吸附剂材料的研究现状 6
1.3.1农业废弃物吸附剂 6
1.3.2传统活性炭吸附剂 6
1.3. 3碳纳米管材料 7
1.3.4氧化石墨烯材料 8
1.3. 5聚苯胺材料 8
1.3. 6壳聚糖材料 9
1.4本论文的选题思想和主要内容 9
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二章 实验材料及实验方法 11
2.1实验材料 11
2.2实验仪器 11
2.2.1扫描电镜 11
2.2.2 XRD衍射仪 13
2.2.3 紫外可见近红外分光光度计 13
2.2.4拉曼光谱 14
2.3 实验步骤 16
第三章 氧化石墨烯及石墨烯对铜离子的吸附研究 错误！未定义书签。
3.1 前言 18
3.2样品的表征 18
3.2.1扫描电子显微镜表征（SEM） 19
3.2.2 X射线衍射仪（XRD） 20
3. 3溶液的配制及标准曲线绘制 23
3.3.1重金属吸附实验 24
3.3.2吸附动力学方程 26
结 论 29
参考文献 30
致 谢 32
第1章 绪论
1.1重金属污染
重金属元素，一般是指在标准状况下单质密度大于4500kg/立方米的金属元素，常见的重金属元素有镉（Cd)、汞(Hg)、银(Ag)、铜(Cu)、钡(Ba)、铅(Pb)等。重金属元素的离子一般是有毒的，比如铜离子使蛋白质变性，有毒。铁除外，二价铁离子是组成人体血红蛋白的重要元素。2011年4月， 国务院颁发了《重金属污染综合防治“十二五”规划》 ，力求控制重金属污染[1] 日愈严重的情况。
1.1.1重金属污染的现状[2]
近年来我国经济快速发展，工业布局、产业结构没有明显改善，工业生产工艺、污染治理水平没有有效提高，全国涉重金属重点行业产能产量持续增加，重金属污染物排放量（铅除外）仍在增加，一些污染物排放量增幅还很大（汞增幅为26％）。重金属污染目前已相当严重，其对环境和生物的危害极大，同时，其易通过食物链而富集，因此，已经引起了世界各国科学家的高度重视，解决这个问题已迫在眉睫。
1.1.2 重金属污染的危害
重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成污染。重金属不能被生物降解，但具有生物累积性，可以直接威胁高等生物包括人类，有关专家指出，重金属对土壤的污染具有不可逆转性，已受污染土壤没有治理价值，只能调整种植品种来加以回避。因此，底泥重金属污染问题日益受到人们的重视。
第一， 重金属在土壤作物系统中迁移直接影响到作物的生理生化和生长发育，从而影响作物的产量和品质。比如镉是危害植物生长的有毒元素，土壤中如果镉过高，会破坏植物叶片的叶绿素结构，减少根系对水分和养分的吸收，抑制根系生长，造成植物生理障碍而降低产量。铅在作物组织中可导致氧化、光合作用以及脂肪代谢强度的减弱，对水的吸收量减少、耗氧量增大，从而阻碍作物生长，甚至引起作物死亡等。
第二， 重金属可通过食物链最终危害人类健康。比如：镉的生物毒性显著，会给人体带来高血压、心脑血管疾病、肾功能失调等一系列问题。汞[3]食入人体后直接沉入肝脏，对大脑视力神经破坏极大。砷会使皮肤色素沉着，导致异常角质化。铬会造成四肢麻木，精神异常。铅是重金属污染中毒性较大的一种，一但进入人体很难排除，并直接伤害脑细胞，造成智力低下等。
重金属污染物在土壤中移动性差，滞留时间长、不能被微生物降解；并可经水、植物等介质最终影响人类的健康。土壤重金属污染以及治理已经成为科学界乃至全世界关注的焦点问题。在植物修复方法中，植物的筛选、目标植物的生物量和修复的时间都将成为限制其发展的关键问题；同时，由于污染的伴生性，对复合污染的修复效率及农用土壤的修复都将受到一定的束缚。而农业工程的深耕则会破坏土壤的自然性状。目前全世界普遍采用物理化学处理方法；即主要是向被污染土壤添加一些钝化修复剂（例如，撒施“田师傅”土壤调理剂等），来降低重金属在土壤中的有效浓度或改变其氧化还原状态，从而有效较低其迁移性、毒性[4]及生物有效性。
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