水溶液中のPb(II)除去のためのRGOとアニオン性ポリアクリルアミド複合体の調製

Preparation of RGO and Anionic Polyacrylamide Composites for Removal of Pb(II) in Aqueous Solution.

• Lili Wu
• Mengke Li
• Mu Li
• Qiyue Sun
• Chaocan Zhang

抄録

グラフェン酸化物(GO)は、その表面に多くの酸素含有基を有しており、活性部位が多く存在することから、吸着材として報告されていますが、吸着終了後の水溶液からの分離は困難です。それにもかかわらず、従来の方法では、吸着終了後に水溶液からＧＯを分離することは困難である。そこで、本研究では、吸着サイトが多く、凝集力が強いエチレンジアミン還元グラフェンオキシド／アニオン性ポリアクリルアミド（Ｅ-ＲＧＯ／ＡＰＡＭ）を調製した。この複合体E-RGO/APAMをフーリエ変換赤外(FTIR)、レーザーラマン分光計(IR)、走査型電子顕微鏡(SEM)で特性評価を行った。得られた結果から、アミノ基のGOへの導入に成功していることがわかった。粒子径試験の結果、Ｅ-ＲＧＯ／ＡＰＡＭの粒子径は３マイクロメートルまでであり、濾過や遠心分離などの従来の方法で水から分離することができ、二次汚染を回避することができた。Pb(II)を除去するためのE-RGO/APAMの効率を試験した。その結果、E-RGO/APAMによるPb(II)の吸着過程は疑似二次動力学式でフィッティングでき、吸着剤の吸着速度は化学吸着過程に依存し、E-RGO/APAMの理論上の最大吸着量は400.8mg/gであることが示された。これらの結果から、E-RGO/APAMは水溶液からのPb(II)の除去に有効であり、工業廃水からの重金属イオン除去のための新しい方法を提供するものであると言える。

Graphene oxide (GO) have been reported as adsorbent materials, because its surface contains a large number of oxygen-containing groups, which provide masses of active sites. Nevertheless, it is difficult to separate GO from aqueous solution by conventional means after the end of the adsorption process. Therefore, ethylene diamine-reduced graphene oxide/anionic polyacrylamide (E-RGO/APAM), with a large quantity of adsorption sites and strong flocculation was prepared in this study. The composite E-RGO/APAM was characterized by Fourier transform infrared (FTIR), laser Raman spectrometer (IR), scanning electron microscope (SEM). The obtained results indicated that amino groups were successfully introduced into GO. Particle size test showed that the particle size of E-RGO/APAM is up to three micrometers, which can be separated from the water by conventional means, such as filtration and centrifugation, to avoid secondary pollution. The efficiency of E-RGO/APAM for removing Pb(II) was tested. The results showed that the process of adsorption of Pb(II) by E-RGO/APAM can be fitted by pseudo second order kinetic equation, indicating that the adsorption rate of the adsorbent depends on the chemisorption process, and the theoretical maximum adsorption amount of E-RGO/APAM is 400.8 mg/g. Based on these results, it can be stated that E-RGO/APAM is effective in the removal of Pb(II) from aqueous solutions, and provides a new method for the removal of heavy metal ions from industrial wastewater.