水中重金属的存在对人类和动物的健康造成了严重危害。铅(Pb(II))是有毒重金属之一，主要通过电池、燃料、涂料、建筑、铸造厂等各种工业应用进入环境。铅(II)污染由于其毒性和不可生物降解的特性，在世界范围内引起了人们的广泛关注。传统的从废水中去除Pb(II)的技术通常包括离子交换、吸附、膜过滤、还原等。在这些方法中，吸附法是最经济有效的方法。
近日，福建师范大学陈祖亮教授等人利用绿茶提取物还原氧化石墨烯，成功的从水中去除了Pb(II)。相关研究成果以“Mechanistic insights into Pb(II) removal from aqueous solution by green reduced graphene oxide”为题，发表在《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》上。在30°C下浓度为0.4 g / L 的RGO溶液(pH 4.5)，成功去除了10 mg / L 的Pb(II)溶液中96%的Pb(II)。RGO对Pb(II)的吸附遵循准二级动力学反应。
实验步骤:
1. 将绿茶(10g)放入盛有1L去离子水的烧杯中并在80℃的水浴中加热。加热1小时后，将所得混合物冷却至室温(23℃)并通过砂芯漏斗(0.45μm)过滤。滤液是绿茶提取物(GT)，将其放入锥形烧瓶中并放入冰箱(8℃)中储存以作进一步使用。
2. 通过改进的Hummers方法制备GO。将0.1g GO分散于200mL去离子水中并超声45分钟。随后，向其中添加一定体积的GT溶液。将混合物置于水浴中并在80℃下加热8小时。将悬浮液冷却至室温并通过0.45μm滤芯玻璃料过滤。分别用无水乙醇和去离子水洗涤固体三次，然后冷冻干燥48小时。得到的黑色的RGO。
对比试验:
使用不同材料去除Pb(II)的效率(RGO:通过本实验方法得到的还原氧化石墨烯;GO:通过本实验得到的氧化石墨烯;CG:商用石墨烯; GT:绿茶提取物)
吸附机理:
Pb(II)主要通过两种方式吸附在RGO表面:与RGO上的电子键结合以及与含氧官能团的反应。