羊毛角蛋白/氧化石墨烯复合材料的制备及吸附性能研究

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为了提高羊毛角蛋白的吸附性能和吸附速率,将其与氧化石墨烯(GO)复合,分别制得KE/GO复合膜及KE/GO复合气凝胶,并用于阳离子染料MB及重金属Pb2+、Cu2+的吸附。研究结果如下:(1)采用还原C法提取KE溶液。通过红外光谱(FT-IR)分析可知KE被成功制备;羊毛溶解率为61.3%,KE提取率为53.9%,KE分子量分布在17~54 KD之间。热稳定(TG)曲线可得KE的最终失重率为86.6%,残重率为13.4%。用改进的Hummers法制备GO溶液。通过X-射线衍射(XRD)、FT-IR、TG分析可知石墨被成功氧化为GO。(2)在KE中分别添加10%、20%及30%的GO制得KE/GO复合膜,分别采用FT-IR、XRD、TG等方法对KE/GO复合膜的结构进行表征:FT-IR分析可知,复合膜具有较多的极性含氧官能团,有利于吸附重金属离子。XRD分析可得,GO片层很好的分散在羊毛角蛋白基质中。通过TG曲线可知,加入氧化石墨烯,对复合膜的热稳定性影响不大。吸附Cu2+结果表明:KE/GO(30%)复合膜(90min)比纯KE膜(150min)更快达到吸附平衡。随着加入GO的量增加,Cu2+吸附量逐渐增加。当溶液p H=6~8,温度为298K,浓度为100mg/L时,最大吸附量为46mg/g。(3)将KE与GO进行溶液复合,自组装形成水凝胶,冷冻干燥后制得KE/GO(9:1)复合气凝胶。分别采用SEM、FT-IR、XRD、TG等方法对KE/GO复合气凝胶的结构进行表征:可以看出KE/GO复合材料呈层状有序、片层褶皱的多孔结构,这种结构活性位点多、比表面积大,具有良好的吸附性;复合气凝胶具有大量的极性官能团,有利于对污染物分子的吸附;氧化石墨烯片层均匀地分散在羊毛角蛋白基质中;GO的加入对KE的热稳定性影响不大。分别探讨了时间,p H值,温度以及溶液初始浓度等对KE/GO复合气凝摘要 合材料对MB的吸附符合Langmuir方程及伪二级动力学模型。
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