摘要: 随着全球经济飞速发展和人口急剧膨胀，环境污染问题日益严重。其中，重金属污染物由于具有毒性大、不能降解且易生物累积等特点，一旦通过食物链富集到人体体内，会严重危害人类健康。尤其是近年来，中国各地的铜、铅重金属污染事件频发，重金属污染... 展开 随着全球经济飞速发展和人口急剧膨胀，环境污染问题日益严重。其中，重金属污染物由于具有毒性大、不能降解且易生物累积等特点，一旦通过食物链富集到人体体内，会严重危害人类健康。尤其是近年来，中国各地的铜、铅重金属污染事件频发，重金属污染现象引起了人们的高度重视，对重金属污染治理刻不容缓。相关研究表明，氧化石墨烯（GO，graphene oxide）作为一种新型二维材料，对水中重金属有优异的去除效果。为更环保经济地利用氧化石墨烯材料，本文尝试制备了新型三维氧化石墨烯电极，通过电吸附方法研究其对水中Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的脱除效率。研究首先优化了泡沫镍（NF，nickel foam）/氧化石墨烯复合电极材料的制备条件，然后对该三维电极电吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附动力学和吸附等温线做了系统研究，并利用FTIR、XPS、EDX等手段对吸附机理进行了阐述，得出如下结果： （1）利用真空浸润法和电镀法分别制得了S-GO/NF电极和E-GO/NF电极，通过优化电吸附操作条件发现当溶液pH为5.0，溶液体积为100mL，溶液流速为25mL/min，电极板间距为2mm，操作电压分别为1.2V和1.4V时，Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的电吸附效果最好。 （2）用S-GO/NF电极和E-GO/NF电极分别对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)进行吸附行为研究。研究发现，准二级动力学和Langmuir吸附模型能更好的描述Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的电吸附过程，且饱和吸附量分别可以达到3690.37mg/g和675.15mg/g。与Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的其他相关吸附研究相比，两种GO/NF电极的吸附量更高，反应时间更短，且再生更简单。 （3）通过FTIR和XPS研究发现，两种电极对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的电吸附过程中可能存在的吸附机理包括：络合吸附和静电吸附。金属离子首先通过电吸附进入GO/NF电极片的双电层，然后部分金属离子通过络合作用与GO表面的含氧官能团相结合，大大提高了吸附容量。 综上所述，GO/NF三维电极电吸附水中重金属离子Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的研究，具有去除率高，无二次污染等优点。这为进一步探究GO材料在废水中重金属去除领域的应用提供了理论依据和技术支撑。 收起