重金属离子污染越来越严重，石墨烯作为一种新型碳材料在吸附重金属离子方面具有很大的潜力。 本文探索了一种基于酯化反应的结合乙二胺四乙酸( EDTA  )和氧化石墨烯( GO  )表面合成功能化氧化石墨烯( EDTA-GO  )的新方法。 研究结果表明，EDTA-GO饱和吸附量高达( 35517 ) mg/g，比改性前提高17.5%，符合Langmuir单层吸附模型。 随着pH的上升，EDTA-GO的吸附性能越来越强。 吸附平衡时间在4分钟以内。 Pb2与Cd2和Cu2比较表明，在pH=4.6的条件下，Pb2的饱和吸附量比后者大得多，表现出良好的选择性吸附特性。

重金属一般是指密度为4以上60种以上的元素或密度为5以上的45种金属元素，但由于重金属不同，在水和土壤中的毒性差异较大，因此在环境科学领域中，钒、铬、钴、镍、铜、锌、镉、锡、汞、铅等金属I  重金属大多以单质或化合物的形式普遍存在于自然界，对生态和人类不构成大威胁。 但近年来，人类过度开采和冶炼金属矿物、化工、电子、仪器、机械制造等工业生产过程，产生了大量含有重金属离子(镉、铬、铜、汞、镍等)的废水，这些都是水和土壤的主要污染源重金属离子聚集在人体内，引起中毒、癌症、神经系统损伤。 吸附法在治理废水中重金属离子方面具有不产生二次污染、反应效率高、效果明显、设备简单等优点，受到学者和研究者的广泛关注，需要寻找成本更低、效率更高、制备更容易、复用性更好的吸附剂石墨烯就是其中之一。

石墨烯是碳原子在sp2杂化轨道中构成蜂窝状正六角形晶格的二维平面结构的材料，其厚度仅为碳原子层的一个或几个厚度。 石墨烯是理想的无孔吸附剂，吸附作用主要发生在其表面，石墨稀粉末随机聚集为重金属离子提供开放通道，吸附很快达到平衡状态。 由于其特殊的完美结构，石墨烯具有较大的比表面积，同时具有吸附容量大、吸附快速、易于回收和二次使用等特点，可作为新型吸附材料使用。 许多专家学者开展了石墨稀薄和氧化石墨稀薄吸附性能的研究，实验探索和理论计算都证实了以石墨烯为基础的材料具有很高的吸附能力。 Yang等人的研究表明，氧化石墨烯对Cu2的吸附能力比活性炭高10倍。 Deng等人用六氟磷酸钾作为电解液电解的方法使石墨烯官能化，即通过在石墨烯中引入官能团提高石墨烯的吸附性能，实验表明他们制备的GNSPP6材料对Pb2和Cd2有很好的吸附效果，其吸附容量分别为石墨烯氧化物表面含有大量含氧基团，这些基团使其表面带负电荷，电荷间的静电排斥力可以稳定分散在水相体系中。 石墨烯氧化物还原为石墨烯后，石墨烯结构完整，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，与其他介质如溶剂等的相互作用弱，且石墨烯片与片之间有较强的范德华力，易凝聚，表面呈惰性因此，对其进行有效修饰，使其功能化以提高分散性是特别重要的。 功能化是指利用石墨烯在制备过程中表面产生的缺陷和基团，通过共享、非共享、掺杂等方法改变石墨烯表面的某些性质，便于研究和应用。 石墨烯与CNTs具有相似的结构，且表面含有羧基、羟基等含氧基团，使CNTs表面功能化的方法一般也适合石墨烯表面功能化。

石墨烯掺杂是实现石墨烯功能化的重要途径之一，是控制石墨烯电光性能的有效手段，掺杂后的石墨烯有着巨大的应用前景，已引起研究者的广泛关注。

1、实验过程

1.1、EDTA-GO合成步骤

将100 mg氧化石墨烯( GO  )、200 mg  EDTA和40 mg对甲基苯磺酸溶解在50m  l  n-n二甲基甲酰胺( DMF  )中，用150油浴回流搅拌加热，冷却至室温，离心分离，测试

1.2、EDTA-GO和GO的Pb2饱和吸附量测试

用1000 mg/L的铅标准溶液分别加入100mg/L、150 mg/L、200 mg/L、250mg/L、300 mg/L、350mg/L、400 mg/L、450 mg/L、500 mg/L的铅溶液

1.3、pH值对EDTA-GO饱和吸附量影响测试

用1000 mg/L的铅标准溶液制备100mg/L的铅溶液100 ml份，将EDTA-GO加入上述溶液中，密封保存36小时。 用过滤器吸取上清液，稀释100倍后进行测定。

1.4、EDTA-GO吸附平衡时间试验

用1000 mg/L的铅标准溶液制备100 mg/L的铅溶液200 ml，将EDTA-GO加入上述溶液中，吸附2 min、4 min、8 min、15 min、30 min、60 min、120 min时用过滤器吸附上清液1.5、EDTA-GO对Pb2离子的选择性吸附测试

用1000 mg/L的铜标准溶液分别制备100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L的铜溶液各100 ml。 用1000 mg/L的镉标准溶液分别制备100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L的镉溶液。 将备用EDTA-GO放入上述溶液中，密封保存36小时。 用过滤器吸取上清液，将吸附的铜溶液稀释100倍，将镉溶液稀释250倍进行测定。

2、结论

开发了用酯化法合成EDTA-GO，利用氧化石墨烯上的羟基进行改性的新方法。 并对合成的新材料进行了吸附性能研究，得出以下结论。

1)采用酯化法合成了新型石墨烯材料EDTA-GO。 反应物氧化石墨烯、EDTA、对甲基苯磺酸配比为2.5:5:1，水浴回流加热、洗涤、干燥、真空密封保存。

2)在ph4.6、室温条件下，改性前GO对Pb2的最大饱和吸附量为30215 mg/g，改性后EDTA-GO为35517 mg/g，饱和吸附量实际提高17.5%，证明改性成功

3) EDTA-GO对重金属离子的吸附符合Langmuir单层吸附模型，平衡吸附时间小于4 min，随着pH的增加，EDTA-GO的吸附性能大幅提高。

4)在相同条件下，EDTA-GO对3种重金属离子的最大饱和吸附量为铅离子( 35517 ) mg/g、铜离子( 1618 ) mg/g、镉离子( 1296 ) mg/g。 铅离子的最大饱和吸附量约为铜的2倍，或镉的3倍，表明EDTA-GO对铅离子具有良好的选择性吸附性。