Page 51 - 《精细化工》2021年第4期

第 4 期 张文博，等: 氧化石墨烯/天然高分子复合吸附材料在水处理中的应用 ·685·

力增加，使水凝胶的形成受阻。然后通过向混合溶 水凝胶的结构更加均匀，但耗时长，且使用酸和碱，在
液中滴加 HCl 来减少 GO 薄片上负电荷的数量，使其 环保方面稍有欠缺。这两种方法都是可用于制备 GO/
转化为水凝胶。相较于前一种方法，该方法制备的 壳聚糖水凝胶的方法，可以根据应用的需要使用。

图 1 GO/壳聚糖复合水凝胶的制备工艺示意 [18]
Fig. 1 Schematic diagram of preparation process of GO/chitosan composite hydrogel [18]

2 GO 表面官能团对其吸附性能的影响 引入含硫官能团来提高石墨烯材料的吸附性能。LIAN
等 [20] 以 CS 2 为表面改性剂，在 GO 表面引入（C==S）
对于 GO/天然高分子复合材料，影响其吸附能 —SH 基团，干燥得到了巯基修饰的 GO（GOCS），将
力的因素很多，例如：温度、吸附材料用量、GO 其用于去除水中的 Pb(Ⅱ)。吸附实验证明，新添加
表面性质等，其中，GO 表面官能团的影响尤为突 的含硫官能团显著提高了 GO 对 Pb(Ⅱ)的吸附能力，
出。研究人员利用 GO 表面存在的含氧官能团以及 最大吸附容量由 292.8 mg/g 提高到 383.4 mg/g。其
在边缘和缺陷处存在活性较高的 C==C，通过氧化还 吸附机理主要是通过 GOCS 与 Pb(Ⅱ)之间的配位、
原、亲电加成反应、亲核取代反应和重氮化反应等方 静电相互作用、阳离子-π 作用和路易斯酸碱相互作
式在其表面引入氨基、羧基和巯基等高效的官能团， 用实现对 Pb(Ⅱ)的去除。GAO 等 [21] 以 4-对氨基苯硫
制备了多种表面改性 GO。表面改性可以改善由不 酚为重氮盐，利用重氮化工艺，以络合基团共价修
可逆聚集而引起的比表面积减小、吸附能力降低的 饰氧化石墨烯纳米片，其机理如图 2 所示。芳香族
2
问题，从而提高 GO 复合吸附材料在溶液中的稳定 硫醇在 GO 剩余的富电子 sp 碳结构域上的共价接枝
性以及其对重金属离子和染料的吸附能力。 得到了巯基功能化 GO（GO-SH）。结果表明，GO-SH
2.1 巯基功能化 GO 吸附材料 对水中汞离子的吸附容量是未改性 GO 的 6 倍，将
由软硬酸碱理论可知，含硫的官能团对 Pb(Ⅱ)、 GO-SH 涂覆在沙子表面，作为过滤柱的填料，涂覆
Cu(Ⅱ)等存在很强的亲和力，因此部分研究者通过 GO-SH的沙子对重金属的过滤程度是普通沙子的5倍。

图 2 GO 巯基功能化示意图 [21]
Fig. 2 Schematic diagram of sulfhydryl functionalized GO [21]

2.2 氨基功能化 GO 吸附材料 报道了一种聚胺改性的还原 GO 吸附材料。研究发
研究表明，含氮螯合配体的吸附材料对重金属 现，引入氨基后的材料对汞离子的吸附能力是工业
离子的吸附效果较好，因此部分学者将氨基引入 GO 活性炭的 4.5 倍。即使在竞争离子〔Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)〕
表面，并研究其对吸附性能的影响。例如，YAP 等 [22] 存在下，对 Hg(Ⅱ)仍具有较高的选择性吸附，当吸