废石墨制备石墨烯气凝胶对亚甲基蓝的吸附

doi:10.11894/iwt.2019-1133

工业水处理 ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (10): 99-102, 115. doi: 10.11894/iwt.2019-1133

废石墨制备石墨烯气凝胶对亚甲基蓝的吸附

郑莹^1,²(),周小雨¹,凌海¹,罗涵璐¹,莫文婷^1,*(),雷家珩²,李俊升²

1. 武昌首义学院城市建设学院, 湖北武汉 430064
2. 武汉理工大学化学化工与生命科学学院, 湖北武汉 430070

收稿日期:2020-07-09 出版日期:2020-10-20 发布日期:2020-10-21
通讯作者: 莫文婷 E-mail:hustwb_ying@126.com;7732743@qq.com
作者简介:郑莹(1982-),硕士,副教授。电话:18995638159, E-mail:hustwb_ying@126.com

Adsorption of methylene blue by waste graphite synthesized graphene aerogel

Ying Zheng^1,²(),Xiaoyu Zhou¹,Hai Ling¹,Hanlu Luo¹,Wenting Mo^1,*(),Jiaheng Lei²,Junsheng Li²

1. College of Urban Construction, Wuchang Shouyi University, Wuhan 430064, China
2. School of Chemistry, Chemical Engineering and Life Sciences, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

Received:2020-07-09 Online:2020-10-20 Published:2020-10-21
Contact: Wenting Mo E-mail:hustwb_ying@126.com;7732743@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

以废旧钴酸锂电池负极石墨为原料制备石墨烯气凝胶，研究了其对亚甲基蓝的吸附效果和吸附机理。结果表明，制备的石墨烯气凝胶具有大量的孔隙和柔软片层结构。当吸附剂投加量为2.5 g/L，亚甲基蓝初始质量浓度为50 mg/L，pH为8，温度为30℃时，20 min即达到吸附平衡，吸附率为98.6%。该吸附剂对亚甲基蓝的吸附符合Langmiur模型，最大吸附量为41.39 mg/g；吸附反应动力学符合准二级动力学方程。吸附过程包含化学吸附和物理吸附。

关键词: 废石墨, 石墨烯气凝胶, 亚甲基蓝, 吸附

Abstract:

The graphene aerogel was prepared by anode graphite obtained from waste lithium cobalt oxide batteries. The adsorption effect and adsorption mechanism of graphene aerogel on methylene blue was studied. The results showed that the prepared graphene aerogel had a large number of pores and soft sheet structure. Under the conditions of adsorbent dosage 2.5 g/L, initial methylene blue concentration 50 mg/L, pH 8, temperature 30℃ and adsorption time 20 min, the adsorption efficiency was up to 98.6%. The isothermal adsorption conformed to the Langmuir model and its maximum adsorption capacity was 41.39 mg/g. The adsorption reaction kinetics could be fitted by pseudo-secondorder kinetic equation. The adsorption process contained chemical and physical adsorption.

Key words: waste graphite, graphene aerogel, methylene blue, adsorption

中图分类号:

X703

郑莹,周小雨,凌海,罗涵璐,莫文婷,雷家珩,李俊升. 废石墨制备石墨烯气凝胶对亚甲基蓝的吸附[J]. 工业水处理, 2020, 40(10): 99-102, 115.

Ying Zheng,Xiaoyu Zhou,Hai Ling,Hanlu Luo,Wenting Mo,Jiaheng Lei,Junsheng Li. Adsorption of methylene blue by waste graphite synthesized graphene aerogel[J]. Industrial Water Treatment, 2020, 40(10): 99-102, 115.

https://www.iwt.cn/CN/Y2020/V40/I10/99

图/表 6

参考文献 11

1	Chen Yongming , Liu Nannan , Hu Fang , et al. Thermal treatment and ammoniacal leaching for the recovery of valuable metals from spent lithium-ion batteries[J]. Waste Management, 2018, 75, 469- 476. doi: 10.1016/j.wasman.2018.02.024
2	博思数据研究中心. 2019-2025年中国锂离子电池市场深度调研与投资前景研究报告[R].北京:博思数据研究中心, 2019.
3	Cao Yuan , Fatemi V , Fang Shiang , et al. Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices[J]. Nature, 2018, 556 (7699): 43- 50. doi: 10.1038/nature26160
4	韩军凯, 冯奕钰, 李瑀, 等. 刺激响应型石墨烯材料的研究新进展[J]. 功能高分子学报, 2019, 32 (4): 411- 420. URL
5	韩春霞, 塔娜, 李城镐. 染料降解产物鉴定方法及降解机理研究进展[J]. 环境化学, 2017, 36 (5): 1156- 1165. URL
6	蒋彬, 王鸿儒, 袁绍春, 等. 印染废水深度处理工程实例[J]. 工业水处理, 2018, 38 (11): 96- 99. URL
7	顾梦琪, 尹启东, 刘爱科, 等. 水解酸化/AO组合工艺处理印染废水色度去除与脱氮性能[J]. 环境科学, 2018, 39 (12): 5550- 5557. URL
8	Chen Hong , Liu Yunfan , Xu Xiaoqiang , et al. How does iron facilitate the aerated biofilter for tertiary simultaneous nutrient and refractory organics removal from real dyeing wastewater?[J]. Water Research, 2019, 148, 344- 358. doi: 10.1016/j.watres.2018.10.059
9	Li Meng , Wang Xi , Porter C J , et al. Concentration and recovery of dyes from textile wastewater using a self-standing, support-free forward osmosis membrane[J]. Environmental Science & Technology, 2019, 53, 3078- 3086. URL
10	王振有, 刘会娥. 乳液法制备聚乙烯醇-石墨烯气凝胶及其对纯有机物的吸附[J]. 化工学报, 2018, 70 (3): 1- 11. URL
11	郑志功, 杨金杯, 郭锦超, 等. 石墨烯的制备及其对铬(Ⅵ)的吸附性能[J]. 过程工程学报, 2017, 17 (5): 1089- 1090. URL

变量	Langmuir模型			Freundlich模型
变量	q_max/（mg·g^-1）	K_L/（L·mg^-1）	R²	1/n	K_F	R²
石墨烯气凝胶投加量	15.37	0.029	0.972 5	0.915	1 511	0.973 1
初始亚甲基蓝浓度	41.39	5.539	0.999 7	0.393	11.40	0.861 8
初始pH	18.58	18.819	0.999 7	0.031	19.57	0.934 7
温度	18.97	32.143	0.999 9	0.025	19.57	0.971 8
吸附时间	17.32	7.668	0.998 9	0.059	19.61	0.891 1

变量	Langmuir模型			Freundlich模型
变量	q_max/（mg·g^-1）	K_L/（L·mg^-1）	R²	1/n	K_F	R²
石墨烯气凝胶投加量	15.37	0.029	0.972 5	0.915	1 511	0.973 1
初始亚甲基蓝浓度	41.39	5.539	0.999 7	0.393	11.40	0.861 8
初始pH	18.58	18.819	0.999 7	0.031	19.57	0.934 7
温度	18.97	32.143	0.999 9	0.025	19.57	0.971 8
吸附时间	17.32	7.668	0.998 9	0.059	19.61	0.891 1

温度T/K	准一级动力学方程			准二级动力学方程
温度T/K	q_e/（mg·g^-1）	k₁/min-1	R²	q_e/（mg·g^-1）	k₂/（g·mg^-1·min^-1）	R²
293.15	0.99	0.053 5	0.911 4	19.95	0.176 1	0.999 9
298.15	0.81	0.046 7	0.927 6	20.00	0.128 3	0.999 9
303.15	0.98	0.054 1	0.902 0	19.97	0.161 5	0.999 9
308.15	0.67	0.045 2	0.879 4	19.97	0.153 1	0.999 9
313.15	0.82	0.051 3	0.915 1	19.60	0.132 1	0.999 9

温度T/K	准一级动力学方程			准二级动力学方程
温度T/K	q_e/（mg·g^-1）	k₁/min-1	R²	q_e/（mg·g^-1）	k₂/（g·mg^-1·min^-1）	R²
293.15	0.99	0.053 5	0.911 4	19.95	0.176 1	0.999 9
298.15	0.81	0.046 7	0.927 6	20.00	0.128 3	0.999 9
303.15	0.98	0.054 1	0.902 0	19.97	0.161 5	0.999 9
308.15	0.67	0.045 2	0.879 4	19.97	0.153 1	0.999 9
313.15	0.82	0.051 3	0.915 1	19.60	0.132 1	0.999 9

[1]	唐恒军, 邱彪, 司马卫平, 唐建. 酸改性酒糟生物炭对Cr（Ⅵ）的去除性能研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 144-151.
[2]	江惟, 蔡萧蝶, 文昕宇, 陈思莉, 王劲松, 张政科. 介孔硅/海藻酸钠复合材料的制备及其对放射性Sr²⁺的去除[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 90-98.
[3]	李秀玲, 宾冰, 龚盈盈, 武哲, 曾湘楚. 铁锰改性桑枝生物炭的构筑及其对水体磷的吸附[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 175-184.
[4]	王庆元, 张彦平, 李一兵, 李芬. 农膜-秸秆生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 110-120.
[5]	韩雨璇, 倪志娇, 卢洪伟. 添加剂对DBD处理亚甲基蓝模拟废水的影响[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 165-174.
[6]	张拔群, 罗仙平, 唐学昆, 吴尧尧, 余嗣昊, 熊瑜婷. 天然矿物纤维水镁石活化过一硫酸盐降解亚甲基蓝[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 85-95.
[7]	陈越, 彭雪儿, 周琛阳, 李婧, 孟欣怡, 高丽丽. CuFeKao粒子电极三维非均相电Fenton体系降解亚甲基蓝[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 54-62.
[8]	陈亚松, 苗时雨, 张驰, 李明然, 王佳琪, 张燕羽, 姜伟. 除磷吸附材料的制备及吸附机制研究进展[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 1-9.
[9]	王文豪, 程业兴, 王雨银, 侯婷婷, 吴晓峰, 李玉才. 不同种类活性炭对mZVI/活性炭吸附还原Cr（Ⅵ）的影响[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 150-158.
[10]	刘清, 黄健滨, 李伟凡, 招国栋, 杨景景. 单宁酸复合海藻酸钠微球富集U（Ⅵ）的性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 58-65.
[11]	张伟业, 申婧, 潘子鹤, 宋一朋, 成怀刚, 张慧荣. 饱和活性炭热再生过程残余物形成及影响因素分析[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 17-25.
[12]	张翠红, 王靖, 王洁, 袁文蛟. 季铵盐改性二氧化硅的制备及其吸附钒（Ⅴ）的性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 104-114.
[13]	邓志华, 刘蕊, 李碧青. 不同生物炭的制备及其对重金属和抗生素的吸附性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 94-103.
[14]	郭紫瑞, 李红艳, 张峰, 崔佳丽, 杨群, 李赟. Fe₂O₃-CuO/rCG催化降解水中苯并三氮唑的效能与机理[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 118-126.
[15]	邓钦, 钟溢健, 李金城, 时慧慧, 韦春满, 覃佳佳. 新型除磷填料的制备及再生能力试验[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 140-148.

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

废石墨制备石墨烯气凝胶对亚甲基蓝的吸附

Adsorption of methylene blue by waste graphite synthesized graphene aerogel

RichHTML

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 11

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

废石墨制备石墨烯气凝胶对亚甲基蓝的吸附

Adsorption of methylene blue by waste graphite synthesized graphene aerogel

RichHTML

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 11

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价