摘要: 海藻酸钠(Na-alg)作为一种阴离子天然聚多糖，具有无毒、成膜性、凝胶性和生物相容性好等优点，近年来被广泛应用于组织工程、包装材料、医药和污水处理等领域。但Na-alg自身存在不足如机械强度低、热稳定性差和有限的吸附能力等，因此应用受到一定的... 展开 海藻酸钠(Na-alg)作为一种阴离子天然聚多糖，具有无毒、成膜性、凝胶性和生物相容性好等优点，近年来被广泛应用于组织工程、包装材料、医药和污水处理等领域。但Na-alg自身存在不足如机械强度低、热稳定性差和有限的吸附能力等，因此应用受到一定的限制。氧化石墨烯(GO)作为一种新型二维碳材料具有机械强度大，比表面积大，分子结构中含有大量的含氧官能团，可功能化改性等特点，近年来受到国内外学者的广泛关注。 本文以Na-alg为基体，分别制备了多价金属阳离子交联的Na-alg/GO复合膜并对比了Na-alg膜改性前后的机械性能和热稳定性;制备了磁性Ca-alg/GO复合胶珠，探究胶珠对氯代十六烷基吡啶的吸附性能;制备了Ca-alg/GO-C6H4-SH复合胶珠，研究了胶珠对铜离子的吸附性能，具体研究结果分以下几个部分: 1.以Na-alg、 GO和多价金属阳离子为原料成功制备了Na-alg/GO复合交联膜，利用红外光谱法(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对其结构进行了表征，同时研究了基于海藻酸盐复合薄膜的机械性能和热稳定性。XRD测定结果表明，Na-alg分子链穿插到GO层间，形成夹层结构，导致GO层间距增大。多价金属阳离子渗透到GO层间，与GO层间的Na-alg分子链发生相互作用，形成一种三维空间立体结构，导致GO层间距进一步增大。多价金属阳离子交联显著提高了Na-alg/GO复合薄膜的机械性能和热稳定性。 2.采用共沉淀方法在GO表面负载Fe3O4纳米粒子，XRD和TEM测试结果表明，粒径尺寸为20-30nm的Fe3O4纳米粒子在GO表面均匀分布，GO作为基体和模板有效地解决了Fe3O4纳米粒子易团聚问题。以Na-alg和负载了Fe3O4纳米粒子的GO为原料制备了磁性Ca-alg/GO复合胶珠，采用SEM手段探究了冷冻干燥后胶珠的形貌特征。结果表明磁性Ca-alg/GO复合胶珠多孔结构非常明显，具有大的比表面积。探究了磁性Ca-alg/GO复合胶珠对阳离子表面活性剂氯代十六烷基吡啶的吸附性能。制备的磁性Ca-alg/GO复合胶珠可作为吸附剂去除氯代十六烷基吡啶，最大吸附量达到2.87 mmol/g。由吸附等温线研究表明，胶珠吸附氯代十六烷基吡啶的过程更符合Freundlich吸附等温线，由吸附动力学方程可知，吸附能在较短时间内达到平衡，且拟二级动力学方程更合适描述磁性Ca-alg/GO复合胶珠吸附氯代十六烷基吡啶的动力学过程。磁性Ca-alg/GO复合胶珠对氯代十六烷基吡啶的吸附机理为静电作用和疏水作用，定量研究得到静电作用引起的吸附量为1.82mmol/g，氯代十六烷基吡啶自身疏水作用引起的吸附量为1.05 mmol/g。胶珠体系中引入磁性Fe3O4纳米粒子，采用磁分离，吸附剂对氯代十六烷基吡啶的分离过程简单，便于实际操作。 3.以GO和对巯基苯胺为原料，采用化学改性法对GO分子进行功能化改性，通过X射线光电子能谱(XPS)、FT-IR、XRD和元素分析等手段表征改性前后GO的结构特征。SEM结果表明磁性Ca-alg/GO纳米复合胶珠表面有一定的孔结构，胶珠内部有大量的空隙，呈多孔状结构，具有大的比表面积。探究了Ca-alg/GO-C6H4-SH复合胶珠对铜离子的吸附性能。结果表明Ca-alg/GO-C6H4-SH复合胶珠能快速吸附水溶液中铜离子，对铜离子具有很好的吸附能力，最大吸附量达到125.0 mg/g。由吸附等温线研究表明，胶珠吸附铜离子的过程更符合Langmuir吸附等温线，Ca-alg/GO-C6H4-SH复合胶珠对铜离子的吸附是单分子层吸附。由吸附动力学方程可知，吸附能在较短时间内达到平衡，且拟二级动力学方程更合适描述Ca-alg/GO-C6Ha-SH复合胶珠对铜离子的吸附过程。 收起