喹啉作为一种典型的难降解有机物，广泛存在于煤焦化、制药以及石油精炼行业的废水中[1]。含喹啉废水若未能得到及时处理，将直接威胁到人类健康。目前，处理喹啉废水的方法主要有生物法、萃取法、催化法、吸附法等。与其他方法相比，吸附法具有成本低、效率高、操作简单等优势，被广泛应用于废水中喹啉的脱除处理。已有众多国内外学者开展了有关喹啉吸附的研究工作[2-4]。目前，研究者多采用粉煤灰、沸石、生物炭等粉体材料作为吸附剂用于喹啉吸附[5-6]，并取得了一定的成效。但粉体吸附剂存在吸附效果差、固液分离难以及二次污染的问题，不利于实际应用。因此，迫切需要开发一种吸附性能好、易于固液分离的块体吸附剂材料用于喹啉废水的处理。
近年来，三维石墨烯气凝胶(graphene aerogel，GA)由于其高孔隙率、大比表面积和优异的导电性，在吸附材料领域获得了广阔的应用前景[7-8]。然而，由于GA固有的脆性，以及在吸附过程中其内部氧化石墨烯(graphene oxide，GO)层和水分子的相互作用，使GA的结构易坍塌[9-10]，将会影响吸附剂的寿命，并对水体造成二次污染。因此，GA的结构稳定性是制约其实际应用的关键问题之一。为了增强其结构稳定性，一些研究者采用还原自组装的方法制备GA[11-12].例如，WAN et al[13]采用水热法，以抗坏血酸(L-ascorbic acid，LAA)为还原剂制备了GA，通过LAA的还原作用，去除了GO表面大量的含氧官能团，增强了GO片层之间的π—π相互作用，进一步地提高了其结构稳定性和机械强度。然而，该还原自组装方法制备的GA表现出疏水性，满足不了在水相中吸附喹啉的需求，喹啉分子不易于进入GA，从而影响其吸附性能。KANG et al[14]以GO为前驱体，制备了亲水且结构稳定的功能化GA.其在298 K下，喹啉质量浓度为50 mg/L时，对喹啉的吸附容量为103 mg/g.制备一种具有亲水性、良好结构稳定性和高吸附容量的GA，对含喹啉废水的处理具有重要意义。
还原自组装法合成GA是采用还原剂对GO片层上的含氧官能团进行还原，从而增强其片层之间的π—π相互作用，增强GA的三维网络结构，最终提高GA的结构稳定性。其操作简单，条件温和，能耗较低，并且在还原自组装过程中若加入亲水性的交联剂，可提高GA的水浸湿性，有利于GA后续吸附水体中的喹啉。基于LAA为一种常用的绿色环保还原剂，以及考虑到聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)作为一种水溶性聚合物，可与GO分散液混合，并与GO上含氧官能团发生氢键作用，促进GO片层的相互交联，起到支撑气凝胶三维结构的作用，同时，氢键作用还可保留大量含氧官能团，提高气凝胶的水浸湿性，因此，在本研究中，以LAA为还原剂，PEG为交联剂，采用还原自组装和交联剂诱导相结合的策略，制备亲水性、超轻和结构稳定的聚乙二醇/石墨烯气凝胶(LPGA).通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对气凝胶样品的微观结构和表面性质进行分析；并考察了吸附条件(接触时间、温度和初始浓度)对吸附剂性能的影响规律，为LPGA应用于废水中喹啉的吸附脱除提供了理论基础和实践经验。
1 实验部分
1.1 实验原料及设备
实验原料：石墨粉(325目)，购自上海阿拉丁生化科技试剂公司，高锰酸钾、浓硫酸(质量分数98%)、浓盐酸(质量分数37%)均购自国药集团化学试剂有限公司，双氧水(质量分数30%)购自天津市天力化学试剂有限公司，无水乙醇、LAA均购自天津市光复科技发展有限公司，硝酸钠(分析纯)购自天津市鼎盛鑫化工有限公司，PEG(分子量为8000)购自上海麦克林生化科技股份有限公司。
实验设备：FA2004型电子天平，JJ-1精密定时电动搅拌器，DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，SK3210LHC型超声波清洗器，GZX-9140MBE电热鼓风干燥箱，5804R型台式高速冷冻型离心机，2D-8恒温摇床，U-3900紫外分光光度计。
1.2 样品的制备
1.2.1GO的合成
以石墨粉为原料，采用改进的Hummers法合成GO.将2 g石墨粉和1.5 g硝酸钠加入盛有68 mL浓硫酸的三口烧瓶中，冰浴下搅拌0.5 h，再缓慢加入9 g高锰酸钾，冰浴反应2 h，去掉冰块，提升温度到35 ℃反应3 d.向烧瓶中加入150 mL去离子水，再升高温度到80 ℃，当颜色变为亮黄色时，立即去掉加热装置，并缓慢加入12 mL双氧水反应2 h，离心并用稀盐酸洗涤至溶液中无硫酸根离子，然后用去离子水洗至中性，透析一周。透析结束后取出分散液超声1 h得到GO分散液，将分散液稀释至4 mg/mL备用。
1.2.2LPGA的制备
取5 mL上述制备的4 mg/mL GO分散液和20 mg PEG以及10 mg LAA超声混合，混合均匀后置入水热反应釜中，于120 ℃烘箱中反应12 h.反应结束后，将产物放入体积分数为15%的乙醇水溶液中透析2 d，之后在超低温冰箱中预冻6 h，最后经真空冷冻干燥得到LPGA.
为了研究LAA和PEG对气凝胶的亲水性和结构稳定性的影响，在同样的条件下，考察了不加入PEG和LAA所制备的GA.
1.3 样品表征
采用日本电子株式会社JSM-6700F型FESEM对样品形貌进行分析，放大倍数为25～650×103，分辨率为1.0 nm(15 kV)/2.2 nm(1 kV)，束流强度为10-13～2×10-9，加速电压为0.5～30 kV.用德国BRUKER TENSOR 27型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对样品表面官能团和化学键进行测定，扫描波数范围为400～4 000 cm-1.在日本理学Rigaku-D/max-2005型X射线衍射仪上(XRD)对样品的结构进行表征，以Cu-Kα为激发源，λ=0.154 06 nm，扫描速度为4(°)/min，扫描范围2θ为5°～80°.采用日本HORIBA HR800型Raman光谱仪对样品的结构进行测定，激光器波长为532 nm，测试的波长范围为500～2 600 cm-1.采用美国Thermo Scientific ESCALAB 250Xi型X射线光电子能谱仪(XPS，Al/Mg Kα特征射线)对样品表面的元素组成和官能团含量进行测定。通过德国NETZSCH TA209F3热重分析仪(TG)测定样品的热稳定性，测定条件为N2气氛，升温速率为10 ℃/min.
1.4 样品性能测试
1.4.1润湿性
将5 μL的水滴滴加在样品表面，然后通过JC2000D1型接触角测量仪记录并测量其水接触角。
1.4.2密度及孔隙率测试
电子天平称量得到样品质量(m，mg)，钢尺测量其直径(d，cm)和高度(h，cm)，通过公式(1)(2)计算样品的密度(ρ，mg/cm3)和孔隙率(ζ)：
ρ=m/V.
(1)
ζ=1-ρ/ρ0.
(2)
式中：V为样品的体积，cm3；ρ0为石墨的密度，mg/cm3.
1.4.3对喹啉吸附性能的测试
1) 吸附动力学
在298 K下，称取2 mg吸附剂加入盛有50 mL初始质量浓度为50 mg/L喹啉水溶液的锥形瓶中，放入恒温摇床中，在不同时间点(0、0.5、1、2、4、6、8、10和12 h)取样，用紫外分光光度计测定喹啉质量浓度。根据公式(3)、(4)分别计算不同时间点的吸附容量(qt，mg/g)和吸附平衡时的吸附容量(qe，mg/g)：
(3)
(4)
式中：ρ0为喹啉的初始质量浓度，mg/L；ρt为吸附t时间后喹啉水溶液的质量浓度，mg/L；ρe为吸附平衡时喹啉水溶液的质量浓度，mg/L；V为用于测试的喹啉水溶液的体积，mL；m为吸附剂的质量，g.
2) 等温吸附
在6个盛有50 mL喹啉水溶液(初始质量浓度分别为20、30、50、70、100和200 mg/L)的锥形瓶中分别加入2 mg吸附剂，将锥形瓶放入恒温摇床中，设定吸附温度为298 K，吸附时间为8 h，通过紫外分光光度计得到吸附剂平衡吸附容量。并采用相同的实验方法测试吸附材料在288 K和308 K温度条件下的吸附情况。
2 结果与讨论
2.1 形貌和结构
通过XRD测试谱图对GA和LPGA的晶型结构进行分析。如图1所示，GA和LPGA分别在2θ=23.6°、22.7°出现衍射峰，对应于石墨碳的(002)晶面[7]。通过布拉格方程计算得到GA的晶面间距为0.376 nm，LPGA的晶面间距为0.391 nm.LPGA的晶面间距大于GA的晶面间距，并且LPGA在2θ=19.1°出现了PEG的(132)晶面的衍射峰，表明部分PEG与GO片层上含氧官能团仅产生氢键作用，保持了PEG原有的晶格结构，进一步的，PEG的嵌入也导致LPGA晶格结构发生了一定改变[15-16]。
图1 GA和LPGA的XRD谱图
Fig.1 XRD patterns of GA and LPGA
图2为GA和LPGA的Raman光谱图，D峰代表C原子晶格的缺陷或无定型碳的振动，G峰代表C原子sp2杂化的面内伸缩振动，ID/IG可以反映材料的无序度和缺陷。两种气凝胶都出现两个特征峰，GA的D峰在1 337 cm-1，G峰在1 574 cm-1，LPGA的D峰在1 334 cm-1，G峰在1 568 cm-1.与GA相比，LPGA的ID/IG更大。这可能有两种原因：第一，LAA对GO片层还原后，产生大量缺陷，导致缺陷密度变大[13]；第二，PEG嵌入到片层之间，并且与片层上含氧官能团产生氢键作用，导致缺陷增多[17]。由此导致LPGA晶格结构发生改变，这与上述XRD的结果相符。
图2 GA和LPGA的Raman谱图
Fig.2 Raman spectra of GA and LPGA
为了进一步分析GA和LPGA的表面组成和性质，采用FTIR和XPS对GA和LPGA的表面官能团种类进行分析，结果如图3所示。
根据图3(a)，GA和LPGA均具有以下振动峰：3 430 cm-1处对应羟基—OH伸缩振动峰，1 737 cm-1处的吸收峰为羰基C
O的伸缩振动峰，1 610 cm-1处为CC的伸缩振动峰，1 200 cm-1处为C—OH的伸缩振动峰，1 103 cm-1处为C—O—C的伸缩振动峰。这些振动峰的出现表明GA和LPGA均含有丰富的含氧官能团。除了上述各个共有的振动峰，更加值得注意的是，LPGA的谱图还出现了两种吸收峰：2 850 cm-1处的饱和烃—CH2—的伸缩振动峰，此峰的出现可以证明PEG掺入气凝胶结构中；946 cm-1处对应的羧酸C—OH面外弯曲振动峰，表明加入PEG后，LPGA获得了更多种类的官能团。
采用XPS进一步对样品的表面元素组成和官能团类型进行分析和计算，如图3(b-d)和表1中的测定结果。与GA相比，LPGA的C/O明显增加，证明LAA还原了部分GO片层上的含氧官能团[12]；但C—O键的含量从32.87%增加到43.78%，这归因于PEG与GO片层上含氧官能团产生了氢键作用，使得PEG嵌入气凝胶结构中，PEG中含有大量的C—O键，导致气凝胶C—O键含量变高[17]。
图3 (a) GA和LPGA的FTIR谱图；(b) GA和LPGA的XPS谱图；(c) GA的XPS C1s谱图；(d) LPGA的XPS C1s谱图
Fig.3 (a) FTIR spectra of GA and LPGA; (b) XPS spectra of GA and LPGA; (c) XPS C1s spectra of GA;
(d) XPS C1s spectra of LPGA
表1 GA和LPGA的表面化学组成和元素含量
Table 1 Surface chemical composition and elemental
content of GA and LPGA
样品x(C—C)/%x(C—O)/%x(CO)/%x(C)/%x(O)/%x(C)/x(O)GA60.6633.875.4766.9233.082.02LPGA49.5243.786.6974.3925.612.90
在N2气氛下，通过TG分析对GA和LPGA的热稳定性进行了考察。从图4中二者的失重曲线可以看出，纯GA的失重过程分为两个阶段，第一个阶段失重发生在100～300 ℃区间内，失重率为20%，这主要归因于GO中不稳定含氧官能团的受热分解，以CO或CO2的形式释放出来；第二个阶段在300～900 ℃温度区间内，GA的质量有一个持续减小的过程，失重率为52%，可归因于GO中稳定的含氧官能团的脱除。与纯GA的失重过程不同的是，LPGA在350～450 ℃有一个明显的质量损失，期间失重率为30%，这是由于PEG的分解[18]。
图4 GA和LPGA的TG曲线
Fig.4 TG curves of GA and LPGA
通过FESEM表征分析GA和LPGA的形貌结构。如图5所示，两种气凝胶均可观察到三维孔道结构。经过水热还原形成的GA中片层堆叠严重，形成的孔道较少。而在LPGA的FESEM图像中片层更薄，孔道更多，呈现互连的三维多孔网络结构。这是由于在LAA还原GO片层上含氧官能团的过程中，PEG与GO片层的含氧官能团发生了氢键作用，使片层交联在一起，起到支撑作用，形成了LPGA的三维多孔网络结构[16]。
图5 GA和LPGA的FESEM像
Fig.5 FESEM images of GA and LPGA
2.2 密度、孔隙度和润湿性
通过计算分别得到GA和LPGA的密度和孔隙度(表2)，与GA相比，LPGA具有低密度(6.5 mg/cm3)和高孔隙率(99.71%)的优点。图6(a)为GA和LPGA的照片，均呈现与反应器相同的圆柱形，LPGA的收缩率明显小于GA。另外，为了考察GA和LPGA的水润湿性，对其进行水接触角测试。图6(b)是GA和LPGA的接触角测试图，两种气凝胶均为亲水性材料，这与GA和LPGA均含有大量含氧官能团有关。其中LPGA表现出超亲水性，这主要是因为LPGA中PEG与GO片层产生氢键作用，保留多种含氧官能团，并且PEG本身也是亲水材料，所以LPGA呈现出更为优异的超亲水性[19]。
表2 GA和LPGA的密度和孔隙率
Table 2 Mass density and porosity of GA and LPGA
样品密度/(mg·cm-3)孔隙率/%GA7.499.63LPGA6.599.71
图6 GA和LPGA的(a)照片和(b)接触角
Fig.6 (a) Photograph and (b) contact angle test
results of GA and LPGA
2.3 结构稳定性
为了考察GA和LPGA的结构稳定性，将GA和LPGA分别放入水中搅拌2 h，如图7(a)所示，搅拌后GA发生较明显的溶损，而LPGA的整体结构几乎没有改变，且能从水中完整取出，LPGA在水中表现出更加优异的结构稳定性。由图7(b，c)可见，GA在50 g砝码的压力下，发生了结构坍塌，撤去砝码后，不能恢复原状；而LPGA在受到同等重量砝码的作用下，结构仍保持完整，撤去砝码后，结构保持原状，表明LPGA可承受自身重量(约20 mg)2 500倍的重量，具有良好的结构稳定性[13]。
图7 (a)GA和LPGA在水中搅拌2 h后的形态照片；(b)GA
和(c)LPGA的砝码压缩测试
Fig.7 (a) Morphology of GA and LPGA after stirring in water
for 2 h; weight compression tests of (b) GA and (c) LPGA
2.4 LPGA对喹啉的吸附性能
2.4.1吸附动力学
将GA和LPGA用于吸附喹啉，GA和LPGA在不同接触时间对水溶液中喹啉吸附的变化情况如图8所示。可以看出，两种吸附剂在开始的1 h内吸附速率均较快，这是因为吸附剂内存在大量的孔道，喹啉分子可以轻易进入孔道。随着吸附时间的推移，吸附剂中孔道逐渐被占据，喹啉分子需要克服更高的阻力才能进入孔隙，吸附速率逐渐变慢。直至吸附8 h左右达到吸附平衡，LPGA的平衡吸附量(83.62 mg/g)远大于GA的平衡吸附量(30.05 mg/g).
图8 接触时间对GA和LPGA吸附水溶液中喹啉影响
Fig.8 Effect of contact time on quinoline adsorption
of GA and LPGA
对比了不同材料[2-3，20-22]对水中喹啉的平衡吸附容量，LPGA对水中喹啉的吸附能力优于大部分文献报道水平，具有良好的吸附性能，且在吸附后可方便地从水中整体取出，固液分离简单，对溶液无二次污染，具有良好的应用潜力。
为了进一步研究LPGA的吸附动力学机理，通过公式(5)与(6)对吸附动力学数据分别进行准一级和准二级动力学模型拟合[23-24]
ln(qe-qt)=lnqe-k1t.
(5)
(6)
式中：qt为不同时间点的吸附量，mg/g；qe为吸附平衡时的吸附量，mg/g；k1为准一级动力学模型常数，min-1；k2为准二级动力学模型常数，g·mg-1·min-1.
图9和表4分别为LPGA在298 K下对喹啉吸附的准一级动力学和准二级动力学拟合曲线及相关参数。R2为拟合相关性系数，用来判断动力学模型的适用性，从表4可看出准二级动力学模型的R2(0.994 1)大于准一级动力学模型的R2(0.977 4)，且由准二级动力学模型计算得到的吸附容量(qe,cal=85.80 mg/g)接近实验所得吸附容量值(qe,exp=83.62 mg/g).这些结果表明，用准二级动力学模型比准一级动力学模型更适合描述LPGA对喹啉的吸附行为。因此，LPGA对喹啉的吸附主要受化学吸附的影响。LPGA上典型的酸性含氧官能团C
O可作为其与弱碱性喹啉分子结合的活性位点，从而完成吸附，酸碱作用属于化学吸附[21]，与吸附动力学结论保持一致。
表3 不同材料对水中喹啉吸附能力的比较
Table 3 Quinoline adsorption performances
of various adsorbents
序号吸附剂T/Kqe/(mg·g-1)文献1颗粒活性炭3038.78[2]2蔗渣粉煤灰3035.07[2]3磁性表面分子印迹聚合物29876.6[20]4竹炭29817.7[3]5磁性中空碳纳米球29885.2[21]6改性磁性碳纳米球29891.0[22]7GA29835.02本文8LPGA29883.62本文
图9 LPGA对水溶液中喹啉吸附的动力学曲线
Fig.9 Adsorption kinetic curve of LPGA towards quinoline
2.4.2等温吸附
为了研究LPGA的等温吸附行为，使用Langmuir和Freundlich等温吸附模型对等温吸附数据进行拟合分析[20]。
Langmuir模型方程描述为：
ρe/qe=ρe/qm+1/(qm/KL) .
(7)
Freundlich模型方程描述为：
lnqe=lnρe/n+lnKF.
(8)
式中：qe为吸附平衡时的吸附容量，mg/g；qm为最大吸附容量，mg/g；ρe为吸附平衡时喹啉水溶液的质量浓度，mg/L；n为经验常数；KL为Langmuir常数，L/mg；KF为Freundlich常数，mg1-1/n·L1/n·g-1.
表4 LPGA对喹啉吸附的动力学参数
Table 4 Kinetic parameters for adsorption
of quinoline on LPGA
吸附剂qe,exp准一级动力学模型qe,cal/(mg·g-1)k1/(min-1)R2准二级动力学模型qe,cal/(mg·g-1)k2/(g·mg-1·min-1)R2LPGA83.6280.481.791 70.977 485.800.033 60.994 1
注：qe,cal为平衡吸附量qe的计算值，mg/g；qe,exp为平衡吸附量qe的实验值，mg/g.
图10为LPGA在不同温度下对水溶液中喹啉的吸附等温线。从图10中可以看出，随着温度从288 K升高到308 K，LPGA对喹啉的吸附容量也随之增加，整个吸附过程呈现吸热特征。随着温度的升高，水分子和喹啉分子运动加快，传质和扩散变快，促进吸附进程。
图10 LPGA吸附喹啉的等温吸附曲线
Fig.10 Adsorption isotherm curves of LPGA towards quinoline
LPGA对喹啉的等温吸附拟合参数如表5，在3种温度下，Langmuir等温拟合模型的相关系数R2均高于Freundlich模型的，表明LPGA对喹啉的吸附符合Langmuir等温拟合模型，主要为单层吸附。
表5 LPGA吸附喹啉的等温吸附曲线拟合参数
Table 5 Isotherm parameters for adsorption of quinoline on LPGA
T/KLangmuirqm/(mg·g-1)KL/(L·mg-1)R2FreundlichnKF/(mg1-1/n L1/n g-1)R2308126.230.060.959 54.7539.370.908 6298103.830.070.963 35.2736.500.921 328892.280.050.967 64.0923.650.915 6
2.4.3吸附热力学
为了进一步研究LPGA对喹啉吸附的热力学情况，通过公式(9)(10)计算相关的热力学参数，包括标准自由能变ΔGθ(kJ/mol)，标准焓变ΔHθ(kJ/mol)和标准熵变ΔSθ(J·mol-1·K-1)[20，25]：
ΔGθ=-RTlnKc.
(9)
lnKc=ΔSθ/R-ΔHθ/(RT) .
(10)
式中：Kc为平衡常数；T为绝对温度；R为理想气体常数。通过lnKc对1/T作图可以计算得到ΔHθ和ΔSθ.
表6为LPGA对喹啉的吸附热力学参数。ΔHθ为正值，表明LPGA对喹啉的吸附过程是吸热的。LPGA在所有温度下ΔGθ值均为负值，表明吸附过程是自发的，且温度越高，ΔGθ越小，升温对吸附过程有利，这与上述等温吸附的结果相吻合。
表6 LPGA对喹啉吸附的热力学参数
Table 6 Thermodynamic parameters for adsorption of quinoline on LPGA
T/KΔGθ/(kJ·mol-1)ΔHθ/(kJ·mol-1)ΔSθ/(J·mol-1·K-1)288-11.49298-12.3011.7580.70308-13.11
2.4.4固定床动态吸附
为了评估LPGA吸附喹啉的可行性，在固定床体系中考察了其对喹啉的吸附。实际装置为一个高10 cm、直径为1.7 cm的玻璃柱，填充40 g LPGA.在298 K下，由于重力的影响，固定床柱以1 mL/min的恒定流速连续输送质量浓度为40 mg/L的喹啉水溶液，在不同的时间测试出口的喹啉质量浓度。当出口喹啉质量浓度与进口喹啉质量浓度相同时，反应停止。穿透曲线如图11所示，随着吸附时间的增加，出口喹啉水溶液的质量浓度逐渐增大，1 560 min后，LPGA吸附饱和。通过公式(11)和(12)计算得到，100%穿透时，LPGA对喹啉的吸附容量达255.51 mg/g.因此，LPGA作为吸附剂在工业吸附喹啉方面具有很大的应用潜力。
(11)
q=mtotal/m.
(12)
式中：mtotal为吸附剂吸附喹啉总质量，mg；ρ0为进口喹啉水溶液的质量浓度，mg/L；ρt为吸附t时间出口喹啉水溶液的质量浓度，mg/L；F为固定床柱的流速，mL/min；q为吸附剂的吸附容量，mg/g；m为吸附剂的质量，g.
图11 固定床体系LPGA对喹啉吸附的穿透曲线
Fig.11 Breakthrough curve for quinoline adsorption onto
LPGA in a fixed-bed system
2.4.5吸附机理
吸附动力学、等温吸附和吸附热力学结果表明，LPGA对喹啉的吸附符合化学吸附特征。LPGA上酸性含氧官能团CO可与弱碱性喹啉分子产生酸碱作用；喹啉上的苯环可与GO片层发生π—π作用和静电作用；LPGA上含有大量的羟基，羟基上的氧原子可与喹啉上的氮原子以氢原子为媒介生成氢键；此外，不可忽视物理吸附的作用，LPGA的多孔网络结构可增强其吸附性能。综合以上结果，LPGA对喹啉的吸附是酸碱作用、氢键、π—π相互作用、静电相互作用和物理吸附多种效应的组合。
3 结论
本文采用还原自组装和交联剂诱导相结合的策略，以LAA为还原剂，PEG为交联剂，制备获得具有互连三维多孔网络结构的LPGA。该LPGA块体材料不仅具有超轻(密度约为6.5 mg/cm3)、超亲水性(水接触角为0°)和良好的结构稳定性(可承受约自身重量2 500倍的重量)，还表现出对废水中的喹啉优异的吸附性能，在298 K温度下，对喹啉的吸附容量达83.62 mg/g.该LPGA对喹啉的吸附行为符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，具有化学吸附和单层吸附的特征，温度的升高会促进其吸附过程。综上所述，本文所获得的LPGA具有优异的吸附效果，且固液易分离，对溶液的二次污染小，在废水中喹啉的吸附脱除方面具有良好的应用前景。
[1] WANG L,GAO Q,LI Z,et al.Improved removal of quinoline from wastewater using coke powder with inorganic ions[J].Processes,2020,8(2):156.
[2] RAMESHRAJA D,SRIVASTAVA V C,KUSHWAHA J P,et al.Quinoline adsorption onto granular activated carbon and bagasse fly ash[J].Chemical Engineering Journal,2012,181:343-351.
[3] LIAO P,YUAN S,XIE W,et al.Adsorption of nitrogen-heterocyclic compounds on bamboo charcoal:kinetics,thermodynamics,and microwave regeneration[J].Journal of Colloid and Interface Science,2013,390(1):189-195.
[4] AHMED M J K,AHMARUZZAMAN M.Investigation on the effective remediation of quinoline at solid/solution interface using modified agricultural waste:an inclusive study[J].International Journal of Environmental Science and Technology,2016,13(4):1177-1188.
[5] 徐汉江.芒果树皮生物炭的制备及其对吡啶和喹啉的吸附性能研究[D].广州：华南理工大学,2017.
[6] ZHU L,HUANG Z,Wen D H,et al.Preparation and performance of biologically activated bamboo charcoal for removing quinoline[J].Journal of Physics & Chemistry of Solids,2010,71(4):704-707.
[7] KANG W W,CUI Y,QIN L,et al.A novel robust adsorbent for efficient oil/water separation:Magnetic carbon nanospheres/graphene composite aerogel[J].Journal of Hazardous Materials,2020,392:122499.
[8] WANG J,DUAN X,DONG Q,et al.Facile synthesis of N-doped 3D graphene aerogel and its excellent performance in catalytic degradation of antibiotic contaminants in water[J].Carbon,2019,144:781-790.
[9] CHENG H,YE M,ZHAO F,et al.A general and extremely simple remote approach toward graphene bulks with in situ multifunctionalization[J].Advanced Materials,2016,28(17):3305-3312.
[10] SHA C,LU B,MAO H,et al.3D ternary nanocomposites of molybdenum disulfide/polyaniline/reduced graphene oxide aerogel for high performance supercapacitors[J].Carbon,2016,99:26-34.
[11] HOU P,XING G,TIAN L,et al.Hollow carbon spheres/graphene hybrid aerogels as high-performance adsorbents for organic pollution[J].Separation and Purification Technology,2019,213:524-532.
[12] ZHANG J,YANG H,SHEN G,et al.Reduction of graphene oxide via L-ascorbic acid[J].Chemical Communications,2010,46(7):1112-1114.
[13] WAN W,ZHANG F,SHAN Y,et al.Hydrothermal formation of graphene aerogel for oil sorption:The role of reducing agent,reaction time and temperature[J].New Journal of Chemistry,2016,40(4):3040-3046.
[14] KANG W,CUI Y,YANG Y,et al.An acid induction strategy to construct an ultralight and durable amino-functionalized graphene oxide aerogel for enhanced quinoline pollutants extraction from coking wastewater[J].Chemical Engineering Journal,2021,412:128686.
[15] ROBERTO S,ANDREA M,FRANCESCO L,et al.Synthesis and self-assembly of a PEGylated-graphene aerogel[J].Composites Science and Technology,2016,128:193-200.
[16] HE M,ZHANG R,ZHANG K,et al.Reduced graphene oxide aerogel membranes fabricated through hydrogen bond mediation for highly efficient oil/water separation[J].Journal of Materials Chemistry A,2019,9:11468-11477.
[17] DING J,WU X,SHEN X,et al.Form-stable phase change material embedded in three-dimensional reduced graphene aerogel with large latent heat for thermal energy management[J].Applied Surface Science,2020,534:147612.
[18] ZHOU Y,WANG X,LIU X,et al.Multifunctional ZnO/polyurethane-based solid-solid phase change materials with graphene aerogel[J].Solar Energy Materials & Solar Cells,2019,193:13-21.
[19] YANG F,XIONG W,WANG J,et al.Polyethylene glycol based graphene aerogel confined phase change materials with high thermal stability[J].Journal of Nanoscience & Nanotechnology,2018,18(5):3341-3347.
[20] CUI Y,KANG W W,QIN L,et al.Magnetic surface molecularly imprinted polymer for selective adsorption of quinoline from coking wastewater[J].Chemical Engineering Journal,2020,397:125480.
[21] CUI Y,KANG W W,QIN L,et al.Ultrafast synthesis of magnetic hollow carbon nanospheres for the adsorption of quinoline from coking wastewater[J].New Journal of Chemistry,2020,44(18):7490-7500.
[22] CUI Y,QIN L,KANG W W,et al.Magnetic carbon nanospheres:Synthesis,characterization,and adsorbability towards quinoline from coking wastewater[J].Chemical Engineering Journal,2019,382:122995.
[23] QU Y,QIN L,LIU X G,et al.Reasonable design and sifting of microporous carbon nanosphere-based surface molecularly imprinted polymer for selective removal of phenol from wastewater[J].Chemosphere,2020,251:126376.
[24] TIAN H,WU J,ZHANG W,et al.High performance of Fe nanoparticles/carbon aerogel sorbents for H2S removal[J].Chemical Engineering Journal,2017,313:1051-1060.
[25] DENG S,YU C X,LIU X H,et al.Efficient and enhanced Hg2+removal from water using a thio functionalized fibrous adsorbent prepared with microwave irradiation:Batch and fixed-bed column study[J].Journal of Cleaner Production,2020,267:122163.
