石墨烯的制备及其对锰离子的吸附性能的研究(附件)【字数：10873】
自2004年石墨烯被Geim等人发现以来，这种新型碳材料因其独特的、优越的物理和化学性质，如良好的导电导热性、比表面积、化学性质好、高机械强度等优越性能，一直是人们研究的热点。本文通过改良的Hummers方法制备了氧化石墨烯，再将氧化石墨烯还原得到石墨烯。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱和X射线衍射仪等手段来表征其特性。并使用紫外可见近红外分光光度计测吸附前后锰离子溶液的吸光度来算出吸附前后溶液中锰离子浓度，来研究石墨烯对锰离子的吸附作用。我们通过吸附动力学研究了时间对石墨烯吸附性能的影响，通过对实验结果的计算，我们发现石墨烯对锰离子的去除率能达到96%，吸附后锰离子浓度达到国家一级排放标准。而且和高岭土等其他吸附剂相比，石墨烯吸附优点是工艺简单，实际操作方便，不容易产生二次污染。关键词石墨烯；锰离子；吸附；氧化石墨烯ABSTRACT
Keywords: grapheme; adsorption;Mn2＋；graphene oxi 目录
第一章 绪论 5
1.1 课题背景及研究目的、意义 5
1.2重金属离子污染主要治理方法 6
1.2.1 化学沉淀 6< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 1.2.2电解法 7
1.2.3生物方法 8
1.2.4 吸附法 8
1.3主要吸附剂研究现状 8
1.3.1 传统吸附剂活性炭 8
1.3.2 沸石 9
1.3.3 生物吸附剂 10
1.3.4 新型碳材料吸附剂 10
1.4 石墨烯 11
1.4.1 石墨烯的结构及性质 11
1.4.2 石墨烯的主要制备方法 13
2.1 实验材料及器材 15
2.2使用设备 16
2.3 实验步骤 18
第三章 石墨烯的制备及其对锰离子吸附性能的研究 19
3.1石墨烯的制备 19
3.1.1 氧化石墨烯的制备 19
3.1.2 氧化石墨烯的还原 20
3.2石墨烯的表征 21
3.2.1 扫描电镜表征 21
3.3.2 X射线衍射仪图谱分析 24
3.4石墨烯吸附性能的研究 25
3.4.1材及仪器 26
3.4.2 实验步骤 26
3.4.3 吸附结果分析 28
结论 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究目的、意义
近年来，由于人类工业快速的发展。对各种重金属的的需求大大增加，人们对开始大力开采熔炼金属，在这个生产过程中，产生了大量的含金属离子的废水，而前些年人们环保意识较为低下，这些含大量重金属离子的废水被随意排放，这导致水和土壤存在极大的金属离子污染问题。在我国，受到重金属离子污染的国土面积达到总面积的百分之四十，而且这个数值每年还在以可怕的速度递增。在我国，水资源受金属重离子的污染更为严重，百分之四十七的河段受到重金属离子的污染，约百分之七十五以上的江河湖泊和百分之五十三的沿海海岸线受到严重的污染，最严重的是绝大部分流进城市的河流都受到了严重的污染。
早在上世纪五十年代和上世纪九十年代，日本就曾发生过两起骇人听闻的，因为重金属离子而造成的恶性污染事件：日本九州岛熊本县水俣镇，因汞中毒而导致的水俣病事件，和日本富山市神通川下游地区因镉中毒而导致当地居民产生的“疼痛病”。 2005年12月和2006年1月，我国广东省北江流域和湖南省株洲市由于镉离子污染导致下游水源地水质污染，十数个城市停止自来水供应，受灾群众超过三十万人;2006年4月，甘肃省徽县重金属冶炼公司不按要求随意乱排放含铅废水，造成铅离子污染，致使368人血铅含量超标;2006年9月，湖南省岳阳县新墙河床底淤泥中非法埋藏的砷释放扩散到河中，致水中砷含量超标近10倍，超过十万居民饮用水受到严重威胁;2012年春节期间的广西龙江镜污染事件致镉含量超标80倍，下游多市自来水供应受到影响[1]；2009年十月，河南济源，超过千名儿童血铅超标，血铅值在250ug/L以上，达到中度中度，需要立即接受治疗，为此有超过三十家污染企业遭到关停处理；2009年8月，在陕西凤翔县经检测，发现超过六百名儿童血液中铅含量超标，原因是东岭冶炼公司将含铅废水不经处理乱排乱放，且未能按期组织卫生防护将范围内村民搬迁，11名干部因此受处分。
锰，化学符号是Mn，它的原子序数是25，是一种灰白色、硬脆、有光泽的过渡金属，纯净的金属锰比铁稍软，潮湿处会氧化。锰广泛存在于自然界中，土壤中含锰量约0.25%，茶叶、小麦及硬壳果实含锰较多。接触锰的作业有矿石开采、金属熔炼、电焊、生产干电池、染料工业等。
锰的用途非常广泛，几乎涉及人类生活的各方面。随着科学技术的进步，锰在各个方面的用途也越来越广泛，锰的使用量在逐年增加，在生活中锰对人们身体健康的影响越来越严重，锰中毒的风险也越来越大。而作为一种严重的危害人类身体和破坏环境的污染因素，人们对锰的研究还无法和人们对铅、镉、铜、汞等重金属元素的研究相比，锰对人类身体的危害也没有得到应有的重视。如今随着锰在生产、生活中的大量使用，锰离子正以前所未有的速度扩散到我们的生活环境中。慢性锰中毒主要表现为神经、生殖毒性，锰也能对肝脏、肺等脏器造成损害。如果体内锰超标。人的神经中枢会受到严重影响，过量摄入锰元素对智力和生殖功能有很大影响，同时可引起会造成食欲退化，对消化道造成严重影响。身体内如果锰含量超标，刚开始时会表现为身体劳累无力、头晕头疼、记忆力严重下降、浑身酸疼、情绪容易受到刺激，容易大喜大怒。而随着病情的发展及加重，锰中毒患者逐渐会出现四肢无力，走路不稳，无法有效的组织语言，说话结巴口吃，脸上表情僵硬，晚期重症者又会出现“僵尸脸”，全身肌肉僵硬，尤其是四肢，会出现明显的四肢不受抖动，书写困难，出现“小字症”[2]。
Keywords: grapheme; adsorption;Mn2＋；graphene oxi 目录
第一章 绪论 5
1.1 课题背景及研究目的、意义 5
1.2重金属离子污染主要治理方法 6
1.2.1 化学沉淀 6< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 1.2.2电解法 7
1.2.3生物方法 8
1.2.4 吸附法 8
1.3主要吸附剂研究现状 8
1.3.1 传统吸附剂活性炭 8
1.3.2 沸石 9
1.3.3 生物吸附剂 10
1.3.4 新型碳材料吸附剂 10
1.4 石墨烯 11
1.4.1 石墨烯的结构及性质 11
1.4.2 石墨烯的主要制备方法 13
2.1 实验材料及器材 15
2.2使用设备 16
2.3 实验步骤 18
第三章 石墨烯的制备及其对锰离子吸附性能的研究 19
3.1石墨烯的制备 19
3.1.1 氧化石墨烯的制备 19
3.1.2 氧化石墨烯的还原 20
3.2石墨烯的表征 21
3.2.1 扫描电镜表征 21
3.3.2 X射线衍射仪图谱分析 24
3.4石墨烯吸附性能的研究 25
3.4.1材及仪器 26
3.4.2 实验步骤 26
3.4.3 吸附结果分析 28
结论 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究目的、意义
近年来，由于人类工业快速的发展。对各种重金属的的需求大大增加，人们对开始大力开采熔炼金属，在这个生产过程中，产生了大量的含金属离子的废水，而前些年人们环保意识较为低下，这些含大量重金属离子的废水被随意排放，这导致水和土壤存在极大的金属离子污染问题。在我国，受到重金属离子污染的国土面积达到总面积的百分之四十，而且这个数值每年还在以可怕的速度递增。在我国，水资源受金属重离子的污染更为严重，百分之四十七的河段受到重金属离子的污染，约百分之七十五以上的江河湖泊和百分之五十三的沿海海岸线受到严重的污染，最严重的是绝大部分流进城市的河流都受到了严重的污染。
早在上世纪五十年代和上世纪九十年代，日本就曾发生过两起骇人听闻的，因为重金属离子而造成的恶性污染事件：日本九州岛熊本县水俣镇，因汞中毒而导致的水俣病事件，和日本富山市神通川下游地区因镉中毒而导致当地居民产生的“疼痛病”。 2005年12月和2006年1月，我国广东省北江流域和湖南省株洲市由于镉离子污染导致下游水源地水质污染，十数个城市停止自来水供应，受灾群众超过三十万人;2006年4月，甘肃省徽县重金属冶炼公司不按要求随意乱排放含铅废水，造成铅离子污染，致使368人血铅含量超标;2006年9月，湖南省岳阳县新墙河床底淤泥中非法埋藏的砷释放扩散到河中，致水中砷含量超标近10倍，超过十万居民饮用水受到严重威胁;2012年春节期间的广西龙江镜污染事件致镉含量超标80倍，下游多市自来水供应受到影响[1]；2009年十月，河南济源，超过千名儿童血铅超标，血铅值在250ug/L以上，达到中度中度，需要立即接受治疗，为此有超过三十家污染企业遭到关停处理；2009年8月，在陕西凤翔县经检测，发现超过六百名儿童血液中铅含量超标，原因是东岭冶炼公司将含铅废水不经处理乱排乱放，且未能按期组织卫生防护将范围内村民搬迁，11名干部因此受处分。
锰，化学符号是Mn，它的原子序数是25，是一种灰白色、硬脆、有光泽的过渡金属，纯净的金属锰比铁稍软，潮湿处会氧化。锰广泛存在于自然界中，土壤中含锰量约0.25%，茶叶、小麦及硬壳果实含锰较多。接触锰的作业有矿石开采、金属熔炼、电焊、生产干电池、染料工业等。
锰的用途非常广泛，几乎涉及人类生活的各方面。随着科学技术的进步，锰在各个方面的用途也越来越广泛，锰的使用量在逐年增加，在生活中锰对人们身体健康的影响越来越严重，锰中毒的风险也越来越大。而作为一种严重的危害人类身体和破坏环境的污染因素，人们对锰的研究还无法和人们对铅、镉、铜、汞等重金属元素的研究相比，锰对人类身体的危害也没有得到应有的重视。如今随着锰在生产、生活中的大量使用，锰离子正以前所未有的速度扩散到我们的生活环境中。慢性锰中毒主要表现为神经、生殖毒性，锰也能对肝脏、肺等脏器造成损害。如果体内锰超标。人的神经中枢会受到严重影响，过量摄入锰元素对智力和生殖功能有很大影响，同时可引起会造成食欲退化，对消化道造成严重影响。身体内如果锰含量超标，刚开始时会表现为身体劳累无力、头晕头疼、记忆力严重下降、浑身酸疼、情绪容易受到刺激，容易大喜大怒。而随着病情的发展及加重，锰中毒患者逐渐会出现四肢无力，走路不稳，无法有效的组织语言，说话结巴口吃，脸上表情僵硬，晚期重症者又会出现“僵尸脸”，全身肌肉僵硬，尤其是四肢，会出现明显的四肢不受抖动，书写困难，出现“小字症”[2]。
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