张晶晶^1,2,3， 李 建^1,2,3， 肖清贵^1,2， 张 绘^1,2*， 杜 嬛^1,2， 薛天艳^1,2， 齐 涛^1,2*

1. 中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京 1001902. 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室，北京 1001903. 中国科学院大学化学工程学院，北京 100049

收稿日期:2019-12-27修回日期:2020-03-19出版日期:2020-12-22发布日期:2020-12-22
通讯作者:张绘

基金资助:Magnéli相亚氧化钛的可控制备、微结构与性能基础研究;高铬钒渣氯化-选择性氧化高效分离钒铬的基础研究;钒钛磁铁矿钠化冶炼过程中钒钛迁移机理和调控规律研究

Preparation of nano Co/rGO magnetic materials and the adsorption properties to Cu²⁺ ions

Jingjing ZHANG^1,2,3, Jian LI^1,2,3, Qinggui XIAO^1,2, Hui ZHANG^1,2*, Xuan DU^1,2, Tianyan XUE^1,2, Tao QI^1,2*

1. National Engineering Laboratory for Hydrometallurgical Cleaner Production Technology, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China2. Key Laboratory of Green Process and Engineering, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China3. College of Chemical Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2019-12-27Revised:2020-03-19Online:2020-12-22Published:2020-12-22

摘要/Abstract

摘要： 以改进Hummer法制备的薄片状氧化石墨烯(GO)为载体和模板负载钴离子，然后采用原位还原法制得纳米金属Co/石墨烯磁性复合吸附材料(Co/rGO)，并将其应用于对Cu2+的吸附和脱除，以期为高效可复用的铜离子脱除剂的合成与应用提供指导。实验结果证实，Co/rGO复合材料具有超顺磁性，能够很方便的使用磁铁进行分离并在无磁场情况下振荡分散。Co/rGO复合材料对Cu2+具有稳定的吸附/脱附性能，实验条件下对Cu2+的最大吸附容量达到117.5 mg/g且5 min内实现吸附平衡，远优于其原料GO的60 min吸附容量27.6 mg/g。本工作系统考察了NaOH加入量、络合剂种类、溶剂种类等关键因素对Co粒子在rGO载体上形貌和分布特性的影响，比较了不同合成条件下的复合材料对Cu2+吸附效果的影响，并对优选条件下制备的Co/rGO复合材料进行了FT-IR, XRD, SEM表征。研究结果表明，纳米Co/rGO磁性材料对Cu2+的吸附过程更符合Freundlich模型，属于多层吸附。室温下吸附焓ΔH=17.81 kJ/mol，吸附反应平衡常数Kθ=3.65。当初始Cu2+浓度为39.22 mg/L时，对Cu2+的吸附率为93.47%，五次吸附/脱附循环后吸附容量仍保持在初始值的94%，每次吸附后溶液中残余Cu2+浓度均满足钴电解液对杂质铜离子的浓度去除要求(5 mg/L)或GB 8978-1996污水综合排放标准3级(2 mg/L)，有望在相关领域发挥作用。

引用本文

张晶晶 李建 肖清贵 张绘 杜嬛 薛天艳 齐涛. 纳米Co/rGO磁性复合吸附材料的制备及对Cu²⁺的吸附性能[J]. 过程工程学报, 2020, 20(12): 1472-1482.
Jingjing ZHANG Jian LI Qinggui XIAO Hui ZHANG Xuan DU Tianyan XUE Tao QI. Preparation of nano Co/rGO magnetic materials and the adsorption properties to Cu²⁺ ions[J]. Chin. J. Process Eng., 2020, 20(12): 1472-1482.

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参考文献

相关文章 1

[1]	王平张越强李家新龙红明孟庆民俞书才. CO2与水蒸汽对焦炭溶损反应的影响[J]. 过程工程学报, 2016, 16(1): 138-143.

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