Ultrafast Dye Removal Using Ionic Liquid–Graphene Oxide Sponge

吸附 离子液体 朗缪尔吸附模型 石墨烯 解吸 水溶液 化学 氧化物 无机化学 材料科学 有机化学 纳米技术 催化作用
作者
Rahul S. Zambare,Xiaoxiao Song,S. Bhuvana,James Selvaraj Antony Prince,Parag R. Nemade
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:5 (7): 6026-6035 被引量:127
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.7b00867
摘要

A methylimidazolium ionic-liquid-functionalized graphene oxide (mimGO) sponge was prepared by facile amidation reaction followed by freeze-drying. Covalent functionalization of graphene oxide (GO) was confirmed by SEM, XRD, XPS, FT-IR, Raman and TGA. The mimGO sponge was employed to remove direct red 80 (DR80) dye from aqueous solutions. Results showed exceptional affinity for adsorption of azo dye direct red 80 (DR80) due to the charge-induced adsorption aided by protonated amine and cationic methylimidazolium ionic liquid pendant groups. Detailed adsorption characteristics of mimGO sponge including operational parameters, adsorption kinetics and adsorption isotherms were investigated. Adsorption on the mimGO sponge followed pseudo-second-order kinetic model, and the equilibrium capacity was described by the Langmuir adsorption model. An ultrahigh adsorption rate of 588.2 mg/(g·min) and equilibrium adsorption capacity of 501.3 mg/g for DR80 were observed for the mimGO sponge, which is much higher than that of ethylenediamine functionalized GO, unmodified GO and commercial activated carbon. Further, desorption of 99.4% of DR80 was achieved at even higher rate in aqueous solution of pH 12. The dye removal efficiency of the mimGO sponge remains at 99.2% after four adsorption–desorption cycles. Combining the ultrafast adsorption kinetics with high removal capacity and good recyclability, the mimGO sponge has great potential for effluent treatment applications.

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