偶氮染料通过还原裂解释放危险的芳香胺，其去除是废水处理领域的一个关键环境问题。为了实现有效的处理，纳米复合水凝胶由于其增强的吸附能力和机械强度，可以设计为聚合物吸附剂。在本研究中，在制备的氧化石墨烯(GO)纳米片的存在下，合成了新型的聚（丙烯酰胺-衣康酸）/GO-聚乙烯亚胺(P(AAm-IA)/GO-PEI)双网络纳米复合水凝胶吸附剂，用于偶氮染料的有效吸附；阳离子结晶紫(CV)和阴离子刚果红23(DR23)。为了确定GO用量对从水介质中去除偶氮染料的影响，，通过改进的Hummers方法成功制备了含有大量含氧官能团，厚度为1.16 nm，层间距离为0.88 nm的二维氧化石墨烯(GO)。在聚合物网络结构中加入0.2 wt%的氧化石墨烯时，CV的吸附量从390.6 mg g^-1增加到774.46 mg g^-1。此外，结果表明PEI的存在使纳米复合水凝胶对阴离子DR 23的吸附非常敏感，吸附量为349.29 mg g^-1。研究发现吸附容量随着GO用量、染料初始浓度和接触时间的增加而增加，但随着吸附剂用量的增加而降低。吸附过程采用准二级动力学描述，平衡数据符合CV的Langmuir等温线模型和DR 23吸附的Freundlich等温线模型。通过吸附-解吸实验研究了纳米复合水凝胶的可重用性能，5次循环后对CV和DR23的去除率分别为99–84%和75–61%。
 
  
图1. 氧化石墨烯的SEM图像。
 
 
图2. 氧化石墨烯的(a)XRD光谱、(b)FTIR光谱、(c)UV光谱、(d) C1s XPS光谱、(e) O1s XPS光谱和TGA热谱图。
 
  
图3. 纯P(AAm-IA)和GO掺杂纳米复合水凝胶的(a)FTIR谱图和(b)压缩应力-应变曲线 (插图为纯水凝胶的应力-应变曲线)。
 
 
图4. (a, b)接触时间、(c)GO含量和(d)pH值对P(AAm-co-IA)/GO-PEI纳米复合水凝胶的吸附容量对CV和DR23的影响。
 
  
图5. (a, b)吸附剂用量对GO-2吸附容量的影响以及(c, d)染料初始浓度对GO-0, GO-1, GO-2和GO-3吸附容量的影响对纳米复合水凝胶对CV和DR23的影响。
 
 
图6. GO-2纳米复合水凝胶的重复使用性。
 
       相关研究成果由土耳其亚洛瓦大学高分子材料工程系Yasemin Tamer等人于2021年发表在Journal of Polymers and the Environment (https://doi.org/10.1007/s10924-021-02162-x)上。原文：High Adsorption Performance of Graphene Oxide Doped Double Network Hydrogels for Removal of Azo Dyes from Water and Their Kinetics。

转自《石墨烯研究》公众号