氧化石墨烯去除废水中铬的重复利用研究

虞 嫣，谢 毅，王 昕，王雅慧，裴雨娟，夏昊云*

（南京理工大学泰州科技学院，江苏 泰州 225300）

摘  要：氧化石墨烯(GO)表面负载的大量含氧官能团使其具有较强的吸附能力，在去除废水中污染物方面有很好的应用前景。但由于GO价格较高且鲜有重复利用，限制其应用规模。本文以ＧＯ对重金属离子铬的吸附为基础，研究了解吸影响因素及其重复利用效果。结果表明，GO和解吸剂都具有良好的重复利用效果。

关键词：氧化石墨烯(GO)；重复利用率；解吸；重金属

基金项目：江苏省大学生创新创业训练计划项目（No:202213842017Y）

通讯作者简介：夏昊云（1980-），副教授，主要从事环境污染治理和环境监测研究。

 重金属废水中的铬、铅、镍、汞、镉、铜及砷因具有环境危害大、环境中难降解、滞留时间长等特点而受到关注[1]。铬在自然界中主要以+3和+6价存在[2]，两者之间会相互转化。微量的Cr3+是人体重要的微量营养元素之一，参与人体内糖类、脂肪的新陈代谢过程，但过量铬会对人体健康造成危害。

ＧＯ作为一种昂贵的新型材料，在已有的研究中表明，它对多种污染物都表现出较好的吸附去除效果，但对其解吸性能和重复利用研究却很少。本文在考察ＧＯ对废水重金属吸附性能基础上，重点研究ＧＯ的解吸性能及影响因素，从而为ＧＯ在重金属污染废水中的重复应用奠定基础。

1 实验部分

1.1 实验试剂

氧化石墨烯、九水合硝酸铬、硝酸、氢氧化钠，所有化学试剂均为分析纯级，所用水均为二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1 吸附实验

准确称量10 mgGO加入50 mLCr3+溶液，调节pH，在25℃振荡不同时间。吸附完成后，对溶液进行离心分离，取离心后上清液测定溶液中重金属残留浓度Ce。

1.2.2 解吸实验

将吸附过重金属的GO放入高速离心机中，离心分离出GO-Cr，用蒸馏水反复冲洗，直至上清液中不含重金属离子，将湿润的GO-Cr材料放入电热鼓风干燥箱在60℃烘干到恒重。在锥形瓶中加入5 mg制备好的GO-Cr粉末，添加25 mL的解吸剂，在25 ℃、振荡频率180 r/min下，振荡不同时间，待解吸平衡后，离心取上清液测定解吸剂中所含铬离子浓度。

2  实验结果与讨论

2.1  吸附性能的研究

2.1.1  pH值的影响

调节初始Cr3+废水pH值为2.0、3.0、4.0、5.0、5.5、6.0，实验表明，当pH值从1.0上升到6.0时，GO对Cr3+的吸附量随pH的增大而增大。但由于氢氧化铬在水中的溶解度较小，当pH>4.5时溶液中的Cr3+开始与OH-反应，造成结果浓度偏低[3]，因此在后续的吸附实验中，选择初始废水的pH为4.5。��

2.1.2  吸附时间影响�崳�

在吸附时间为0、1、5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180、240、360 min时取样测定。实验表明GO对Cr3+具有较快的吸附速率，60min后GO对Cr3+的吸附处于稳定状态。为了确保吸附平衡，后续实验吸附时间设置都为1h。

2.1.3  初始Cr3+浓度的影响�崳�

改变初始Cr3+的浓度，结果表明当Cr3+初始浓度在10－30 mg/L范围内变化时，吸附量骤增，在初始Cr3+浓度大于40 mg/L后，吸附基本处于稳定状态。

2.1.4  废水温度的影响�崳�

调节振荡温度分别为10、20、30、40℃。实验表明GO对Cr3+的吸附能力会随着废水温度的升高而增大。说明GO对Cr3+的吸附是吸热过程，升高废水温度将有助于GO的吸附。

2.2  解吸性能的研究

2.2.1 解吸时间对解吸率的影响

本实验采用浓度为6.0 mol/L硝酸，进行解吸时间对解吸效率影响的研究.结果表明随着解吸时间的增加，解吸剂对GO-Cr的解吸效果随之升高。当解吸时间达到4h后，基本达到平衡。为确保解吸完全达到解吸平衡，后续实验解吸时间都设置为4 h。

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