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随着工业的快速发展，印染废水和含油废水的排放量也大大增加。废水中的污染物进入水体后，不仅破坏生态了平衡，还危害到了人类的健康。因此，及时净化处理印染废水和含油废水并使其达到国家排放标准迫在眉睫。吸附法是污水处理的常用方法，而获得性能良好的吸附剂是该法的关键所在。另外，多孔结构可以增大吸附剂的比表面积并暴露出活性位点，有利于污染物向吸附剂的扩散。为开发新型、高效的多孔吸附材料并探究其显微结构调控，本文以天然石墨为原料制备出多孔石墨烯（PrGO）和石墨烯气凝胶（GA），并对其显微结构调控和吸附性能进行了研究。
首先，以天然石墨为原料，采用改进的Hummers法制备出氧化石墨烯（GO），然后，以GO为前驱体分别通过水热法和化学还原法制备出了PrGO和GA。通过XRD、FT-IR、Raman、N2吸附-脱附测试、SEM和TEM等手段对PrGO样品和GA样品进行表征和分析，探究了水热反应温度、水热反应时间和GO浓度对PrGO制备和显微结构的影响，以亚甲基蓝（MB）溶液为模拟废水，探究PrGO对MB的吸附规律、吸附动力学和吸附等温线模型。研究了NaHSO3/GO质量比、化学反应温度和时间对GA显微结构和还原程度的影响规律，并探究GA对各类油的吸附性能。
研究表明，PrGO为多级孔结构，其比表面积（SSA）、总孔容和平均孔尺寸随着水热反应温度的升高而增加。随着水热反应时间的延长，PrGO依次呈现粒状、粒状与片状共存的形貌结构，当水热反应时间为20h时，所制备的PrGO呈现类西兰花结构。随着GO浓度的增大，PrGO的表面孔洞数量相应增多。升高水热反应温度、延长水热反应时间和降低GO初始浓度，可加深PrGO的还原程度。GO初始浓度为2mg·mL-1，水热反应温度和水热反应时间分别为205℃和12h，制备PrGO的SSA、总孔容和平均孔尺寸分别为471.1m2·g-1、0.307cm3·g-1和2.95nm。
PrGO对MB的去除率随着吸附时间的延长、PrGO投入量的增加、溶液pH的增大和MB溶液温度的升高而逐渐增大，随着MB溶液浓度的增大而减小；延长吸附时间、增大溶液pH、提高MB溶液浓度和减小PrGO投入量，可增大PrGO的平衡吸附量。PrGO投入量为10mg、MB溶液浓度为16mg·L-1、MB溶液温度和pH分别为25℃和6.5时，吸附120min达到动态吸附-脱附平衡，此时，PrGO对MB的去除率和PrGO的吸附量分别为96.45%和158.01mg·g-1。PrGO对MB的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。
GA具有丰富的类蜂窝状孔洞，石墨烯片层之间以Y字型连接、相互堆叠形成稳定的三维结构。GA的孔尺寸分布在几十微米到几毫米之间，其孔径尺寸随着NaHSO3/GO质量比的增大、化学反应温度的提高和反应时间的延长而逐步减小。GA具有良好的弹性回复性能与力学性能，当应变为70%时，最大应力为27.5kPa。GA的多孔结构增加了油污吸附位点和储存油的体积，使其对油类有良好的吸附性能。随着NaHSO3/GO质量比的增大和化学反应时间的延长，所制GA对机油的平衡吸附量呈现先减小后增大、再减小的变化趋势；随着反应温度的升高，所制GA对机油的吸附量逐渐减小；产生这些变化的原因主要是随着上述反应条件的改变，GO表面含氧官能团含量逐渐减少、还原程度不断加深。当NaHSO3/GO质量比为1:2、反应温度和时间分别为80℃和24h时，所制备的GA样品的综合性能最好，其对机油的吸附量为65.74g·g-1，吸附-挤压循环10次后，仍能达到初始吸附量的92.7%，且对多种油的吸附容量均在62.3g·g-1以上。
首先，以天然石墨为原料，采用改进的Hummers法制备出氧化石墨烯（GO），然后，以GO为前驱体分别通过水热法和化学还原法制备出了PrGO和GA。通过XRD、FT-IR、Raman、N2吸附-脱附测试、SEM和TEM等手段对PrGO样品和GA样品进行表征和分析，探究了水热反应温度、水热反应时间和GO浓度对PrGO制备和显微结构的影响，以亚甲基蓝（MB）溶液为模拟废水，探究PrGO对MB的吸附规律、吸附动力学和吸附等温线模型。研究了NaHSO3/GO质量比、化学反应温度和时间对GA显微结构和还原程度的影响规律，并探究GA对各类油的吸附性能。
研究表明，PrGO为多级孔结构，其比表面积（SSA）、总孔容和平均孔尺寸随着水热反应温度的升高而增加。随着水热反应时间的延长，PrGO依次呈现粒状、粒状与片状共存的形貌结构，当水热反应时间为20h时，所制备的PrGO呈现类西兰花结构。随着GO浓度的增大，PrGO的表面孔洞数量相应增多。升高水热反应温度、延长水热反应时间和降低GO初始浓度，可加深PrGO的还原程度。GO初始浓度为2mg·mL-1，水热反应温度和水热反应时间分别为205℃和12h，制备PrGO的SSA、总孔容和平均孔尺寸分别为471.1m2·g-1、0.307cm3·g-1和2.95nm。
PrGO对MB的去除率随着吸附时间的延长、PrGO投入量的增加、溶液pH的增大和MB溶液温度的升高而逐渐增大，随着MB溶液浓度的增大而减小；延长吸附时间、增大溶液pH、提高MB溶液浓度和减小PrGO投入量，可增大PrGO的平衡吸附量。PrGO投入量为10mg、MB溶液浓度为16mg·L-1、MB溶液温度和pH分别为25℃和6.5时，吸附120min达到动态吸附-脱附平衡，此时，PrGO对MB的去除率和PrGO的吸附量分别为96.45%和158.01mg·g-1。PrGO对MB的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。
GA具有丰富的类蜂窝状孔洞，石墨烯片层之间以Y字型连接、相互堆叠形成稳定的三维结构。GA的孔尺寸分布在几十微米到几毫米之间，其孔径尺寸随着NaHSO3/GO质量比的增大、化学反应温度的提高和反应时间的延长而逐步减小。GA具有良好的弹性回复性能与力学性能，当应变为70%时，最大应力为27.5kPa。GA的多孔结构增加了油污吸附位点和储存油的体积，使其对油类有良好的吸附性能。随着NaHSO3/GO质量比的增大和化学反应时间的延长，所制GA对机油的平衡吸附量呈现先减小后增大、再减小的变化趋势；随着反应温度的升高，所制GA对机油的吸附量逐渐减小；产生这些变化的原因主要是随着上述反应条件的改变，GO表面含氧官能团含量逐渐减少、还原程度不断加深。当NaHSO3/GO质量比为1:2、反应温度和时间分别为80℃和24h时，所制备的GA样品的综合性能最好，其对机油的吸附量为65.74g·g-1，吸附-挤压循环10次后，仍能达到初始吸附量的92.7%，且对多种油的吸附容量均在62.3g·g-1以上。