氧化石墨烯对水中内分泌干扰物双酚A的吸附性能

徐婧 朱永法

引用本文: 徐婧, 朱永法. 氧化石墨烯对水中内分泌干扰物双酚A的吸附性能[J]. 物理化学学报, doi: 10.3866/PKU.WHXB201301211 shu
Citation:  XU Jing, ZHU Yong-Fa. Elimination of Bisphenol A from Water via Graphene Oxide Adsorption[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, doi: 10.3866/PKU.WHXB201301211 shu

氧化石墨烯对水中内分泌干扰物双酚A的吸附性能

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展计划(973) (2013CB632403) (973) (2013CB632403)

    国家高技术研究发展计划(863) (2012AA062701) (863) (2012AA062701)

    科技部创新方法工作专项(2009IM030500) (2009IM030500)

    江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室开放基金(AEMPC201103)资助项目 (AEMPC201103)

摘要:

以氧化石墨烯( )为吸附剂, 内分泌干扰物双酚A (BPA)为目标污染物, 考察了 对水中BPA的吸附性能. 结果表明: 对BPA的最大吸附量(qm)约为87.80 mg·g-1 (25℃), 30 min左右即可达到吸附平衡, 远快于活性碳; 吸附动力学和等温线数据分别符合准二级动力学模型和Langmuir 吸附模型; 在溶液接近中性和低温的条件下有利于吸附的进行, 在溶液中存在电解质的条件下不利于吸附的进行. 具有优异的循环吸附性能, 经过多次循环使用后依然可以保持良好的吸附能力. 对BPA的吸附机理主要是由于 本身的片状结构以及表面的含氧极性基团, 会与BPA之间产生π-π色散作用和氢键作用. 虽然 对BPA的吸附能力不如石墨烯, 但是相比于石墨烯, 表面含有大量极性基团, 具有良好的亲水性, 且 合成方法相对简单, 可批量生产用于工业污水处理. 因此, 在水处理领域, 有能力成为新型高效的吸附剂.

English

    1. [1]

      (1) Snyder, S. A.;Westerhoff, P.; Yoon, Y.; Sedlak, D. L. Environ.Sci. Technol. 2003, 20, 449.

      (1) Snyder, S. A.;Westerhoff, P.; Yoon, Y.; Sedlak, D. L. Environ.Sci. Technol. 2003, 20, 449.

    2. [2]

      (2) Chang, H. S.; Choo, K. H.; Lee, B.; Choi, S. J. J. Hazard.Mater. 2009, 172, 1. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.06.135(2) Chang, H. S.; Choo, K. H.; Lee, B.; Choi, S. J. J. Hazard.Mater. 2009, 172, 1. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.06.135

    3. [3]

      (3) Kang, J. H.; Kondo, F.; Katayama, Y. Toxicology 2006, 226, 79.doi: 10.1016/j.tox.2006.06.009(3) Kang, J. H.; Kondo, F.; Katayama, Y. Toxicology 2006, 226, 79.doi: 10.1016/j.tox.2006.06.009

    4. [4]

      (4) Staples, C. A.; Dorn, P. B.; Klecka, G. M.; O'Block, S. T.;Harris, L. R. Chemosphere 1998, 36, 2149. doi: 10.1016/S0045-6535(97)10133-3(4) Staples, C. A.; Dorn, P. B.; Klecka, G. M.; O'Block, S. T.;Harris, L. R. Chemosphere 1998, 36, 2149. doi: 10.1016/S0045-6535(97)10133-3

    5. [5]

      (5) Staples, C. A.; Dorn, P. B.; Klecka, G. M.; O'Block, S. T.;Branson, D. R.; Harris, L. R. Chemosphere 2000, 40, 521. doi: 10.1016/S0045-6535(99)00288-X(5) Staples, C. A.; Dorn, P. B.; Klecka, G. M.; O'Block, S. T.;Branson, D. R.; Harris, L. R. Chemosphere 2000, 40, 521. doi: 10.1016/S0045-6535(99)00288-X

    6. [6]

      (6) Belfroid, A.; van Velzen, M.; van der Horst, B.; Vethaak, D.Chemosphere 2002, 49, 97. doi: 10.1016/S0045-6535(02)00157-1(6) Belfroid, A.; van Velzen, M.; van der Horst, B.; Vethaak, D.Chemosphere 2002, 49, 97. doi: 10.1016/S0045-6535(02)00157-1

    7. [7]

      (7) Pan, B.; Lin, D. H.; Mashayekhi, H.; Xing, B. S. Environ. Sci.Technol. 2009, 43, 5480.(7) Pan, B.; Lin, D. H.; Mashayekhi, H.; Xing, B. S. Environ. Sci.Technol. 2009, 43, 5480.

    8. [8]

      (8) Liu, G. F.; Ma, J.; Li, X. C.; Qin, Q. D. J. Hazard. Mater. 2009,164, 1275. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.09.038(8) Liu, G. F.; Ma, J.; Li, X. C.; Qin, Q. D. J. Hazard. Mater. 2009,164, 1275. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.09.038

    9. [9]

      (9) Dong, Y.;Wu, D. Y.; Chen, X. C.; Lin, Y. J. Colloid InterfaceSci. 2010, 348, 585. doi: 10.1016/j.jcis.2010.04.074(9) Dong, Y.;Wu, D. Y.; Chen, X. C.; Lin, Y. J. Colloid InterfaceSci. 2010, 348, 585. doi: 10.1016/j.jcis.2010.04.074

    10. [10]

      (10) Kim, Y. H.; Lee, B.; Choo, K. H.; Choi, S. J. MicroporousMesoporous Mat. 2011, 138, 184. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.09.007(10) Kim, Y. H.; Lee, B.; Choo, K. H.; Choi, S. J. MicroporousMesoporous Mat. 2011, 138, 184. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.09.007

    11. [11]

      (11) El-Naas, M. H.; Al-Muhtaseb, S. A.; Makhlouf, S. J. Hazard.Mater. 2009, 164, 720. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.08.059(11) El-Naas, M. H.; Al-Muhtaseb, S. A.; Makhlouf, S. J. Hazard.Mater. 2009, 164, 720. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.08.059

    12. [12]

      (12) Wang, R.; Ren, D.; Xia, S.; Zhang, Y.; Zhao, J. J. Hazard.Mater. 2009, 169, 926. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.04.036(12) Wang, R.; Ren, D.; Xia, S.; Zhang, Y.; Zhao, J. J. Hazard.Mater. 2009, 169, 926. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.04.036

    13. [13]

      (13) Bautista-Toledo, I.; Ferro-Garcia, M. A.; Rivera-Utrilla, J.;Moreno-Castilla, C.; Vegas Fernandez, F. J. Environ. Sci.Technol. 2005, 39, 6246. doi: 10.1021/es0481169(13) Bautista-Toledo, I.; Ferro-Garcia, M. A.; Rivera-Utrilla, J.;Moreno-Castilla, C.; Vegas Fernandez, F. J. Environ. Sci.Technol. 2005, 39, 6246. doi: 10.1021/es0481169

    14. [14]

      (14) Pan, B.; Xing, B. S. J. Agric. Food Chem. 2010, 58, 8338. doi: 10.1021/jf101346e(14) Pan, B.; Xing, B. S. J. Agric. Food Chem. 2010, 58, 8338. doi: 10.1021/jf101346e

    15. [15]

      (15) Kuo, C. Y. Desalination 2009, 249, 976. doi: 10.1016/j.desal.2009.06.058(15) Kuo, C. Y. Desalination 2009, 249, 976. doi: 10.1016/j.desal.2009.06.058

    16. [16]

      (16) Xu, J.;Wang, L.; Zhu, Y. F. Langmuir 2012, 28, 8418. doi: 10.1021/la301476p(16) Xu, J.;Wang, L.; Zhu, Y. F. Langmuir 2012, 28, 8418. doi: 10.1021/la301476p

    17. [17]

      (17) Yuan,W. H.; Li, B. Q.; Li, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27,2244. [袁文辉, 李保庆, 李莉. 物理化学学报, 2011, 27,2244.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110838(17) Yuan,W. H.; Li, B. Q.; Li, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27,2244. [袁文辉, 李保庆, 李莉. 物理化学学报, 2011, 27,2244.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110838

    18. [18]

      (18) Nakanishi, A.; Tamai, M.; Kawasaki, N.; Nakamura, T.; Tanada,S. J. Colloid Interface Sci. 2002, 252, 393. doi: 10.1006/jcis.2002.8387(18) Nakanishi, A.; Tamai, M.; Kawasaki, N.; Nakamura, T.; Tanada,S. J. Colloid Interface Sci. 2002, 252, 393. doi: 10.1006/jcis.2002.8387

    19. [19]

      (19) Asada, T.; Oikawa, K.; Kawata, K.; Ishihara, S.; Iyobe, T.;Yamada, A. J. Health Sci. 2004, 50, 588. doi: 10.1248/jhs.50.588(19) Asada, T.; Oikawa, K.; Kawata, K.; Ishihara, S.; Iyobe, T.;Yamada, A. J. Health Sci. 2004, 50, 588. doi: 10.1248/jhs.50.588

    20. [20]

      (20) Furhacker, M.; Scharf, S.;Weber, H. Chemosphere 2000, 41,751. doi: 10.1016/S0045-6535(99)00466-X(20) Furhacker, M.; Scharf, S.;Weber, H. Chemosphere 2000, 41,751. doi: 10.1016/S0045-6535(99)00466-X

    21. [21]

      (21) Dikin, D. A.; Stankovich, S.; Zimney, E. J.; Piner, R. D.;Dommett, G. H. B.; Evmenenko, G.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S.Nature 2007, 448, 457. doi: 10.1038/nature06016(21) Dikin, D. A.; Stankovich, S.; Zimney, E. J.; Piner, R. D.;Dommett, G. H. B.; Evmenenko, G.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S.Nature 2007, 448, 457. doi: 10.1038/nature06016

    22. [22]

      (22) Dreyer, D. R.; Park, S.; Bielawski, C.W.; Ruoff, R. S. Chem.Soc. Rev. 2010, 39, 228. doi: 10.1039/b917103g(22) Dreyer, D. R.; Park, S.; Bielawski, C.W.; Ruoff, R. S. Chem.Soc. Rev. 2010, 39, 228. doi: 10.1039/b917103g

    23. [23]

      (23) Yang, S. T.; Chang, Y. L.;Wang, H. F.; Liu, G. B.; Chen, S.;Wang, Y.W.; Liu, Y. F.; Cao, A. N. J. Colloid Interface Sci.2010, 351, 122. doi: 10.1016/j.jcis.2010.07.042(23) Yang, S. T.; Chang, Y. L.;Wang, H. F.; Liu, G. B.; Chen, S.;Wang, Y.W.; Liu, Y. F.; Cao, A. N. J. Colloid Interface Sci.2010, 351, 122. doi: 10.1016/j.jcis.2010.07.042

    24. [24]

      (24) Zhang, K.; Dwivedi, V.; Chi, C. Y.;Wu, J. S. J. Hazard. Mater.2010, 182, 162. doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.06.010(24) Zhang, K.; Dwivedi, V.; Chi, C. Y.;Wu, J. S. J. Hazard. Mater.2010, 182, 162. doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.06.010

    25. [25]

      (25) Nana, Z.; Haixia, Q.; Youmiao, S.;Wei,W.; Jianping, G.Carbon 2011, 49, 827. doi: 10.1016/j.carbon.2010.10.024(25) Nana, Z.; Haixia, Q.; Youmiao, S.;Wei,W.; Jianping, G.Carbon 2011, 49, 827. doi: 10.1016/j.carbon.2010.10.024

    26. [26]

      (26) Fan, L.; Luo, C.; Li, X.; Lu, F.; Qiu, H.; Sun, M. J. Hazard.Mater. 2012, 215-216, 272.(26) Fan, L.; Luo, C.; Li, X.; Lu, F.; Qiu, H.; Sun, M. J. Hazard.Mater. 2012, 215-216, 272.

    27. [27]

      (27) Zhang,W.; Zhou, C.; Zhou,W.; Lei, A.; Zhang, Q.;Wan, Q.;Zou, B. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2011, 87, 86. doi: 10.1007/s00128-011-0304-1(27) Zhang,W.; Zhou, C.; Zhou,W.; Lei, A.; Zhang, Q.;Wan, Q.;Zou, B. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2011, 87, 86. doi: 10.1007/s00128-011-0304-1

    28. [28]

      (28) Gao, Y.; Li, Y.; Zhang, L.; Huang, H.; Hu, J.; Shah, S. M.; Su,X. J. Colloid Interface Sci. 2012, 368, 540. doi: 10.1016/j.jcis.2011.11.015(28) Gao, Y.; Li, Y.; Zhang, L.; Huang, H.; Hu, J.; Shah, S. M.; Su,X. J. Colloid Interface Sci. 2012, 368, 540. doi: 10.1016/j.jcis.2011.11.015

    29. [29]

      (29) Hummers,W. S.; Offeman, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80,1339. doi: 10.1021/ja01539a017(29) Hummers,W. S.; Offeman, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80,1339. doi: 10.1021/ja01539a017

    30. [30]

      (30) Hu, Y. J.; Jin, J.; Zhang, H.;Wu, P.; Cai, C. X. ActaPhys. -Chim. Sin. 2010, 26, 2073. [胡耀娟, 金娟, 张卉,吴萍, 蔡称心. 物理化学学报, 2010, 26, 2073.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100812(30) Hu, Y. J.; Jin, J.; Zhang, H.;Wu, P.; Cai, C. X. ActaPhys. -Chim. Sin. 2010, 26, 2073. [胡耀娟, 金娟, 张卉,吴萍, 蔡称心. 物理化学学报, 2010, 26, 2073.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100812

    31. [31]

      (31) Sing, K. S.W.; Everett, D. H.; Haul, R. A.W.; Moscou, L.;Pierotti, R. A.; Rouquerol, J.; Siemieniewska, T. Pure Appl.Chem. 1985, 57, 603. doi: 10.1351/pac198557040603(31) Sing, K. S.W.; Everett, D. H.; Haul, R. A.W.; Moscou, L.;Pierotti, R. A.; Rouquerol, J.; Siemieniewska, T. Pure Appl.Chem. 1985, 57, 603. doi: 10.1351/pac198557040603

    32. [32]

      (32) Everett, D. H. Basic Principles of Colloid Science; The RoyalSociety of Chemistry: London, 1988.(32) Everett, D. H. Basic Principles of Colloid Science; The RoyalSociety of Chemistry: London, 1988.

    33. [33]

      (33) Fan, X. B.; Peng,W. C.; Li, Y.; Li, X. Y.;Wang, S. L.; Zhang, G.L.; Zhang, F. B. Adv. Mater. 2008, 20, 4490. doi: 10.1002/adma.v20:23(33) Fan, X. B.; Peng,W. C.; Li, Y.; Li, X. Y.;Wang, S. L.; Zhang, G.L.; Zhang, F. B. Adv. Mater. 2008, 20, 4490. doi: 10.1002/adma.v20:23

    34. [34]

      (34) Ho, Y. S.; McKay, G. Water Res. 2000, 34, 735. doi: 10.1016/S0043-1354(99)00232-8(34) Ho, Y. S.; McKay, G. Water Res. 2000, 34, 735. doi: 10.1016/S0043-1354(99)00232-8

    35. [35]

      (35) Blanchard, G.; Maunaye, M.; Martin, G. Water Res. 1984, 18,1501. doi: 10.1016/0043-1354(84)90124-6(35) Blanchard, G.; Maunaye, M.; Martin, G. Water Res. 1984, 18,1501. doi: 10.1016/0043-1354(84)90124-6

    36. [36]

      (36) Zhao, G. X.; Li, J. X.;Wang, X. K. Chem. Eng. J. 2011, 173,185. doi: 10.1016/j.cej.2011.07.072(36) Zhao, G. X.; Li, J. X.;Wang, X. K. Chem. Eng. J. 2011, 173,185. doi: 10.1016/j.cej.2011.07.072

    37. [37]

      (37) Langmuir, I. J. Am. Chem. Soc. 1916, 38, 2221. doi: 10.1021/ja02268a002(37) Langmuir, I. J. Am. Chem. Soc. 1916, 38, 2221. doi: 10.1021/ja02268a002

    38. [38]

      (38) Freundlich, H. J. Phys. Electrochem. 1906, 57, 385.(38) Freundlich, H. J. Phys. Electrochem. 1906, 57, 385.

    39. [39]

      (39) Hameed, B. H. J. Hazard. Mater. 2008, 154, 204. doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.10.010(39) Hameed, B. H. J. Hazard. Mater. 2008, 154, 204. doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.10.010

    40. [40]

      (40) Radovic, L. R.; Moreno-Castilla, C.; Rivera-Utrilla, J. CarbonMaterials as Adsorbents in Aqueous Solutions. In Chemistryand Physics of Carbon; Radovic, L. R. Ed.; Marcel Dekker:New York, 2001; Vol. 27, pp 227-405.(40) Radovic, L. R.; Moreno-Castilla, C.; Rivera-Utrilla, J. CarbonMaterials as Adsorbents in Aqueous Solutions. In Chemistryand Physics of Carbon; Radovic, L. R. Ed.; Marcel Dekker:New York, 2001; Vol. 27, pp 227-405.

    41. [41]

      (41) Ersoz, A.; Denizli, A.; Sener, I.; Atilir, A.; Diltemiz, S.; Say, R.Sep. Purif. Technol. 2004, 38, 173. doi: 10.1016/j.seppur.2003.11.004(41) Ersoz, A.; Denizli, A.; Sener, I.; Atilir, A.; Diltemiz, S.; Say, R.Sep. Purif. Technol. 2004, 38, 173. doi: 10.1016/j.seppur.2003.11.004

    42. [42]

      (42) Chandra, V.; Park, J.; Chun, Y.; Lee, J.W.; Hwang, I. C.; Kim,K. S. ACS Nano 2010, 4, 3979. doi: 10.1021/nn1008897(42) Chandra, V.; Park, J.; Chun, Y.; Lee, J.W.; Hwang, I. C.; Kim,K. S. ACS Nano 2010, 4, 3979. doi: 10.1021/nn1008897

    43. [43]

      (43) Coughlin, R.W.; Ezra, F. S. Environ. Sci. Technol. 1968, 2, 291.doi: 10.1021/es60016a002

      (43) Coughlin, R.W.; Ezra, F. S. Environ. Sci. Technol. 1968, 2, 291.doi: 10.1021/es60016a002

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  958
  • 文章访问数:  1867
  • HTML全文浏览量:  45
文章相关
  • 发布日期:  2013-03-25
  • 收稿日期:  2012-10-31
  • 网络出版日期:  2013-01-21
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章