文献综述
背景：在污水治理过程中，主要用四种方法进行污水中金属离子的去除：包括物理，化学，物理化学和生物方法，（Wang等人，2003;Kurniawan et al.2006;王和陈.2009;傅和王， 2011;Chukwuemeka-Okorie等人，2018）。
物理方法包括蒸发和稀释。
化学方法主要包括化学沉淀法和电解法。
生物方法是使用微生物进行降解的方法。
物理化学方法是吸附，离子还原和离子交换等过程。
吸附成本相对较低，操作方便，有害的二次产品更少，传统的吸附材料，包括活性炭，二氧化硅，金属氧化物和聚合物树脂，在工业废水处理中得到广泛应用。
因此，已经设计和合成了许多种类的吸附剂（包括二氧化硅，磁性颗粒，石墨和水凝胶），以满足水处理的需求。
受控功能的纳米结构吸附剂作为新型吸附材料，具有高比表面积和增强的活性位点.。
碳基纳米材料，特别是碳气凝胶，碳纳米管，石墨烯及其复合材料，代表了一种用于废水处理的有前途的吸附剂类型.。
这些碳纳米材料的性能受到其相对较低的表面官能团密度的限制，从水中完全回收仍然是一个问题，因为残留的纳米材料如果不完全去除，最有可能在环境中引起其他副作用，因此需要过滤，高速离心或磁选，这样收集这些高度分散的纳米材料，增加了成本。
一丶本课题研究的目的及意义1. 掌握国内外文献查阅的一般方法。
2. 学习有关文献综述及试验工作报告的写作方法。
3. 初步了解水凝胶的结构性质及研究方法。
4. 了解并掌握石墨烯片增强水凝胶用于污水处理的具体应用。
二丶材料（石墨烯、水凝胶）的简单介绍1.1 氧化石墨烯的结构性质石墨烯作为史上最薄、最强韧、电子迁移率极高的新材料，引起人们极大关注。
石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，通过sp2杂化的碳原子相互连接而成的单分子蜂窝状片层结构，使其具有极高的比表面积，可以负载各种分子；并且每个碳原子贡献剩余一个p轨道电子形成大pi;键，pi;电子可以自由移动，赋予了石墨烯优异的导电性。
氧化石墨烯除了含有石墨烯的碳原子苯环结构以外，边缘和内部还含有丰富大量的环氧基、羧基、羰基、羟基等含氧基团。
1.2 水凝胶的结构性质水凝胶是具有三维（3D）亲水聚合物网络的优秀吸附剂之一，能够吸收离子并将水保留在其网络中。
使用水凝胶去除重金属离子涉及通过与悬挂在聚合物链上的官能团（如羧基氨基）的相互作用来吸附。
水凝胶由于其典型的3D网络结构，大比表面积，高致密的官能团和亲水性，适合作为具有超高吸附能力的吸附剂。
此外，水凝胶吸附剂的3D多孔结构更有益于允许吸附剂快速，轻松地扩散到整个吸附剂中，因此，只需要较短的表面吸附时间。
与合成水凝胶相比，天然多糖水凝胶由于吸附能力低，化学稳定性差，可回收性不理想，可能使实际应用过程不满意。
尽管如此，这些合成水凝胶吸附剂也存在许多缺点，如只去除单一污染物（重金属离子、阳离子或阴离子有机染料），机械强度差，需要很长时间才能达到吸附平衡和吸附性能不理想。
因此，通过掺杂具有特定官能团的物质来增强更活跃的吸附位点和机械强度对于克服上述合成水凝胶吸附剂的缺点是必要的。
三丶国内外研究情况及其发展1.1.1 国外水凝胶研究状况凝胶剂在国外起步早，发展快。
《英国药典》1993年已收载了水杨酸胆碱牙用凝胶、利多卡因凝胶、利多卡因洗必泰复方凝胶等五种外用凝胶。
《美国药典》(1995年)收载有苯唑因凝胶、氢氧化铝凝胶等30余种，水凝胶剂是近年来在国际医药界备受关注，发展较快的一种药物剂型。
1.1.2 国内水凝胶研究状况我国正处在水凝胶剂发展、提高阶段。
早先主要作为医院制剂，近几年各种水凝胶剂都已上市，由于其使用方便、细腻而无油腻感而被广大患者接受。
中药水凝胶剂尚处于起步阶段，中药单体水凝胶制剂的开发发展迅速，但中药复方水凝胶制剂发展缓慢，其主要原因是由于中药制备工艺粗放，成分复杂，往往多种成分共同发挥治疗作用，通常不提取单一纯品，且用药剂量一般较大，故一时难以借用某些先进的新剂型。
四丶常用水凝胶的类型1.PH敏感水凝胶这类水凝胶的溶胀或去溶胀是随pH值的变化而发生变化的。
一般来说，具有pH响应性的水凝胶都是通过交联而形成大分子网络，网络中含有酸性或碱性基团，随着介质pH值、离子强度改变，这些基团发生电离，导致网络内大分子链段间氢键的解离，引起不连续的溶胀体积变化。
pH敏感性高分子水凝胶材料在细胞分离、固定化酶、控制释放药物及靶向药物等领域的应用研究日益活跃，并显示出较好的应用前景。
另外，pH敏感性水凝胶还被用于制备生物传感器和渗透开关。
2.温度敏感性水凝胶温度敏感型水凝胶由于温度信号在环境信号中广泛存在,也是最容易控制的信号之一,因此温度敏感型水凝胶在众多智能水凝胶中受到了广泛的关注。
温敏水凝胶是一种在某一温度下吸水 (或溶剂) 量有突变的凝胶,其结构中具有一定比例的亲水性和疏水性基团,温度的变化可以影响这些基团与水在分子内、分子间的相互作用,从而使水凝胶的网络结构发生变化,并产生体积相变。
根据溶胀机理,温敏水凝胶分为两种 ,一种是在温度低于转变温度时呈收缩状态,当温度高于转变温度时则呈现出膨胀状态,被称为热胀温敏凝胶.常见的有聚丙烯酷胺,聚丙稀酸等。
五丶拟采用研究手段1.拟采用聚多巴胺官能化的独立石墨烯水凝胶的制备和应用，用于水净化。
多巴胺作为氧化石墨烯的还原剂和表面功能化剂具有双重功能作用，而石墨烯纳米片被组装成具有大量相互连接孔隙的3D结构，并作为锚定功能分子的支撑平台。
多巴胺属于一类具有优异生物相容性的儿茶酚胺，可以自发地聚合成聚多巴胺（PDA），并在各种基材上形成粘合涂层。
多巴胺还被用作合成贵金属纳米颗粒的还原剂和封端剂。
多巴胺还原剂的应用使我们能够在温和的条件下制备功能化的石墨烯水凝胶。
使用多巴胺作为还原剂和表面官能化剂，一步法成功制备了PDA修饰石墨烯水凝胶（PDA-GH）聚多巴胺修饰的石墨烯水凝胶。
2.表征分析利用傅里叶红外光谱与拉曼光谱进行官能团表征，通过X射线衍射进行颗粒表征，并通过改变PH与离子浓度做吸附动力学，朗缪尔等温线模型。
引用1. Zhu, F.; Huang, H.; Yang, Z.; Xu, M., Dual-responsive copolymer hydrogel as broad-spectrum adsorbents for metal ions. Polymer Testing 2019, 77, 105887.2. Gao, H.; Sun, Y.; Zhou, J.; Xu, R.; Duan, H., Mussel-inspired synthesis of polydopamine-functionalized graphene hydrogel as reusable adsorbents for water purification. ACS Applied Materials Li, K., A magnetically recyclable polyampholyte hydrogel adsorbent functionalized with beta;-cyclodextrin and graphene oxide for cationic/anionic dyes and heavy metal ion wastewater remediation. Separation and Purification Technology 2021, 277, 119469.4. Sahraei, R.; Sekhavat Pour, Z.; Ghaemy, M., Novel magnetic bio-sorbent hydrogel beads based on modified gum tragacanth/graphene oxide: Removal of heavy metals and dyes from water. Journal of Cleaner Production 2017, 142, 2973-2984.5. Anti, K. M.; Babi, M. M.; Vukovi, J. J. J.; Vasiljevi-Radovi, D. G.; Onjia, A. E.; Filipovi, J. M.; Tomi, S. L., Preparation and characterization of novel P(HEA/IA) hydrogels for Cd2 ion removal from aqueous solution. Applied Surface Science 2015, 338, 178-189.6. Xu, R.; Zhou, G.; Tang, Y.; Chu, L.; Liu, C.; Zeng, Z.; Luo, S., New double network hydrogel adsorbent: Highly efficient removal of Cd(II) and Mn(II) ions in aqueous solution. Chemical Engineering Journal 2015, 275, 179-188.
资料编号：[577660]
