Page 55 - 《精细化工》2021年第4期
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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 ·689·
烯原位自组装合成了 CMC-rGA。结果表明，在羧甲 高的循环利用能力。
基纤维素存在下，对 GO 进行原位水热还原也可以 为了提高 GO 在海藻酸钠溶液中的分散能力，目
提高复合材料的循环稳定性和吸附能力。这主要是 前的解决办法是在反应体系中引入聚合物或者对
因为原位水热还原法改善了还原 GO 机械强度低和 GO 进行表面改性来改善此缺陷。例如，YI 等 [61] 将
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表面润湿性差的问题，并且还原 GO 的 sp 杂化结构 聚乙烯醇（PVP）引入到反应体系中，得到的 SA/PVA/GO
能够通过非共价 π-π 叠加相互作用优先吸附染料分 均相水凝胶微球（SPG）对溶液中 Cu(Ⅱ)和 U(Ⅵ)
子中的芳香族或多芳香族化合物。 的最大吸附容量分别为 247.16 和 403.78 mg/g。LIU 等 [62]
3.3 GO/海藻酸钠复合吸附材料 采用冷冻-解冻的方法，得到了 GO/海藻酸钠/聚乙烯
海藻酸钠是一种天然多糖 [57] ，是从褐藻类的海 醇双层网络结构的水凝胶（SA/PVA DN），其对 MB
带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，主要 的最大吸附容量为 480.76 mg/g。双交联机理如图 7
由 β-D-甘露糖醛酸和 α-L-古洛糖醛酸以及许多游离 所示。第一个网络结构是通过 PVA 溶液在冻融处理
的羧基和羟基组成 [58] ，但其存在溶胀以及力学性能 过程中在结晶区域内形成的，第二个网络结构是海
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较差等问题，研究人员通常是将石墨烯与海藻酸钠 藻酸钠（SA）链之间通过 Ca 进行交联形成的，两种
浸泡到高浓度的阳离子溶液中进行交联，得到石墨 网络结构处于不同的平面，从而形成双交联的网络
烯与海藻酸钠的复合材料，利用形成的新的交联网 结构。这种结构不但能提高复合材料的机械强度，
络结构来提高其机械性能和吸附性能。ZHUANG 等 [59] 而且有效地防止了GO在溶液中的团聚。MOHAMMADI
构建了具有双重网络结构的石墨烯/海藻酸钠水凝 等 [63] 制备了对叔丁基杯型芳烃改性 GO/海藻酸钠纳
胶（GAD）。结果表明，石墨烯的引入显著增强了海 米复合微珠（ABSGO）。结果表明，ABSGO 具有较
藻酸钠水凝胶的机械强度，从原始的 0.29 MPa 提高 薄的层状结构和更高的孔隙形态，且亲水性好，溶
到 2.14 MPa，在较高 GO 含量下，GAD 具有较高的 胀率高，对 MB 的静电亲和力强，最大吸附容量为
吸附能力，对 Cu(Ⅱ)的最大吸附容量为 169.5 mg/g。除 170.36 mg/g。SUN 等 [64] 首先在石墨烯表面引入氨
了将石墨烯与海藻酸钠制成水凝胶之外，BAI 等 [60] 将 基，然后通过水浴加热将功能化石墨烯与海藻酸钠
涂覆了含有 GO、尿素以及海藻酸钠混合溶液的玻 复合，得到了具有双网络结构的复合水凝胶（NH 2 -DN）。
璃板浸泡在氯化钙溶液中得到了 GO/海藻酸钠水凝 与未功能化的石墨烯/海藻酸钠单网络水凝胶相比，
胶膜（GAHMs），该水凝胶膜对 Pb(Ⅱ)与 Cr(Ⅵ)的 NH 2 -DN 对 Cu(Ⅱ)的吸附容量达到 153.91 mg/g，提
最大吸附容量分别为 327.9 和 118.6 mg/g，且具有较 升了 130%。
图 7 GO/海藻酸钠/聚乙烯醇双层网络结构交联机理示意图 [62]
Fig. 7 Schematic of crosslinking mechanism of GO reinforced double network (DN) hydrogel [62]
3.4 GO/木质素复合吸附材料 墨烯表面，既提高了木质素的分散性，也有效地利
木质素是地球上仅次于纤维素的第二丰富的生 用了木质素提供的大量结合位点，从而开发出绿色、
物质，可以从造纸工业的副产品中获得。木质素衍 经济和可再生的吸附材料。
生物含有可作为吸附位点的大量含氧基团（如羟基、 LI 等 [65] 通过一步水热法得到了木质素磺酸盐
羰基、甲氧基、羧基等），是低成本吸附材料的良好 修饰的 GO 水凝胶（LS-GH）。在 LS-GH 网络中，石
选择，但这些含氧基团容易形成分子间氢键，使木 墨烯提供了多层多孔骨架和大的比表面积，而木质
质素衍生物很难在水中分散。因此，研究者将其与 素磺酸盐为吸附重金属离子提供了足够的活性位
GO 结合，利用木质素与还原 GO 薄片之间的强非共 点，当 GO 与木质素质量比从 1∶1 提高到 20∶1 时，
价相互作用（如氢键、π-π 共轭作用）使其修饰在石 LS-GH 对 Pb(Ⅱ)的吸附容量从 237 mg/g 增加到
