三维石墨烯基材料的制备及其对水中重金属离子的吸附性能研究开题报告
2020-07-17 22:21:15
1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
一、研究背景及现状
目前,我国虽然经济保持着飞速发展,但是以环境换取经济增长的负面影响日益显著,而其中重金属对环境造成的污染尤为突出。重金属是指相对密度在4.5 g#183;cm-3 以上的金属,大约有45种,而重金属污染主要指的是生物毒性显著的汞 (hg) 、镉 (cd) 、铅 (pb) 、铬 (cr) 以及类金属砷 (as) [1]。重金属对环境造成污染一般分为三类:土壤污染、水体污染、大气污染。其中,水体污染是最为严重,最难以控制,也是对环境和人体危害最大的一种重金属污染[2]。我国虽然经过治理后部分水域的情况有所缓解,但是各种重金属含量还是呈逐渐增加的态势[3]。为应对目前严峻形势,国家出台了《重金属污染综合防治”十二五”规划》,中央财政将以百亿元为单位增加对重金属污染防治的投资[4]。
常用的处理水中重金属离子的方法有:化学沉淀法[5]、离子交换法[6]、膜技术[7]、萃取法[8]、吸附法[9]。其中吸附法具有高效、节能、可循环、环保等特点[10]。吸附法的关键是找到适合的吸附材料,而近年来石墨烯材料由于其对重金属和染料优良的吸附性能而备受关注和研究,是一种极具潜力的吸附剂[11-12]。
石墨烯作为一种二维结构的材料,具有超大的比表面积和丰富的孔隙结构,具有良好的吸附基础,但单层的稳定性较差,不易从处理后的水中分离,易导致二次污染,因此有必要对石墨烯加以适当的化学修饰,使得石墨烯薄片通过分子间作用力或者是化学键相互作用交联得到一种三维度的网状结构[13]。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
一、现有的问题及拟解决方案
1.根据现有的研究可知,石墨烯对重金属离子拥有较好的吸附性能,但是单层的石墨烯在吸附过程中会出现团聚现象,大大限制了石墨烯的吸附性能。
方案:用植酸对石墨烯进行修饰,改变其结构使其成为三维结构。