中国环境科学

作者：吴先亮, 黄先飞, 张珍明

单位：1. 贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境重点实验室, 贵州 贵阳 550001; /\r\n2. 贵州科学院贵州省生物研究所, 贵州贵阳 550004

关键词：Cd(II),四氧化三铁负载氧化石墨烯,单因素实验,响应面法,人工神经网络-遗传算法

基金：

贵州师范大学博士科研项目（GZNUD[2017]11）；贵州省科技厅联合基金（LH[2016]7203）；贵州省区域内一流学科建设项目-公共卫生与预防医学（黔教科研发2017[85]号）；贵州省科技创新团队项目（QKH-RCTD （2015）4012）

为探索高效且快速去除水溶液中Cd （Ⅱ）污染方法，采用自制磁性四氧化三铁负载氧化石墨烯（Fe3O4/GO）纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）进行去除，利用单因素实验确定影响因素水平范围（初始Cd （Ⅱ）浓度、温度、反应时间、初始pH值），并采用响应面法（RSM）及人工神经网络-遗传算法（ANN-GA）对去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响因素（4因素3水平）进行优化，利用等温吸附、动力学及热力学参数研究吸附剂性能.通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪及超导量子干涉器件（SQUID）对复合材料表征.结果表明，平均粒径为30.9nm的磁性Fe3O4/GO纳米复合材料被成功制备.RSM用于磁性Fe3O4/GO纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）去除条件优化，预测去除率达到86.451%，验证试验为82.220%，对应条件：温度为20.14℃，反应时间为57.78min，初始pH值为6.41和初始Cd （Ⅱ）浓度为11.18mg/L； ANN-GA优化条件后的预测去除率为89.722%，验证试验为87.723%，相应条件：温度为29.96℃，pH值为5.49，初始Cd （Ⅱ）浓度为28.36mg/L，反应时间为65.78min.根据模型R2值，预测的最大去除率及验证试验，ANN-GA模型性能及预测能力均高于RSM.RSM方差分析表明4个因素对磁性Fe3O4/GO纳米复合材料去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响大小为：初始Cd （Ⅱ）浓度>温度>反应时间>pH值.吸附机理分析结果显示，Fe3O4/GO纳米复合材料对Cd （Ⅱ）吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附.结合ANN-GA优化，利用磁铁实现且快速分离，磁性Fe3O4/GO纳米复合材料用于去除Cd （Ⅱ）是可行的.关键字：Cd （Ⅱ）；四氧化三铁负载氧化石墨烯；单因素实验；响应面法；人工神经网络-遗传算法中图分类号：X53

来源：2019年第6期

《中国环境科学》期刊编辑部

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