磁性有序介孔碳的制备及其对水中双酚A的吸附

采用水热法成功制备了磁性有序介孔碳（Fe-OMC）,用于吸附水中双酚A （BPA）.采用高倍投射电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪和振动样品磁强计对Fe-OMC进行表征.结果表明,该吸附剂具备较大的比表面积、独特的有序介孔孔道结构、丰富的含氧官能团以及较强的超顺磁性.Fe-OMC能够高效地吸附去除水中的BPA,平衡吸附量可达72.62mg/g,经过外加磁场分离回收后依旧具备较好的吸附性能.随着BPA浓度从1mg/L提高到20mg/L,其平衡吸附量由8.33mg/g增至91.78mg/g.随着pH值的升高呈现出先降低后升高再降低的趋势,最高吸附量出现在pH=8（75.34mg/g）.Fe-OMC对BPA的吸附过程可用准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型进行描述.计算的热力学参数表明,Fe-OMC对BPA的吸附过程是自发进行的放热过程.     

磁性有序介孔碳的制备及其对水中双酚A的吸附

采用水热法成功制备了磁性有序介孔碳（Fe-OMC）,用于吸附水中双酚A （BPA）.采用高倍投射电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪和振动样品磁强计对Fe-OMC进行表征.结果表明,该吸附剂具备较大的比表面积、独特的有序介孔孔道结构、丰富的含氧官能团以及较强的超顺磁性.Fe-OMC能够高效地吸附去除水中的BPA,平衡吸附量可达72.62mg/g,经过外加磁场分离回收后依旧具备较好的吸附性能.随着BPA浓度从1mg/L提高到20mg/L,其平衡吸附量由8.33mg/g增至91.78mg/g.随着pH值的升高呈现出先降低后升高再降低的趋势,最高吸附量出现在pH=8（75.34mg/g）.Fe-OMC对BPA的吸附过程可用准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型进行描述.计算的热力学参数表明,Fe-OMC对BPA的吸附过程是自发进行的放热过程.     

磁性海藻酸铁介孔碳微球的合成及对水体中砷的去除

本研究以海藻酸钠作为基体前驱材料,利用离子交联法合成了海藻酸铁微球,然后进一步运用真空冷冻和高温裂解法制备了表面附着纳米铁氧化物的磁性海藻酸铁介孔碳微球(MAMC).同时,采用热场发射扫描电镜显微镜、X射线光电子能谱、热重分析仪、磁学测量系统、BET比表面孔径分析仪等对MAMC进行表征,并研究了MAMC对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附性能,重点考察投加量、pH、时间、初始污染物浓度对吸附性能的影响,并对吸附过程进行了动力学拟合和等温吸附方程拟合,最后对材料进行了再生实验.结果表明,MAMC对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)均表现出良好的吸附性能,对As(Ⅲ)的吸附能力优于As(Ⅴ);当pH值为5~7时,MAMC对两种价态As的吸附效率最优;材料的吸附量随着时间的增加而增加.动力学拟合结果表明,MAMC的吸附过程较好地满足准二级动力学方程,等温吸附曲线较好地满足于Langmuir方程.此外,使用0.1 mol·L~(-1)的Na OH对材料的再生和脱附效果较好,能够实现材料的二次利用.本研究结果对处理含砷废水提供了重要的理论依据.     

羧甲基-β-环糊精/磁性介孔硅对Pb2+的吸附研究

采用羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)和磁性介孔二氧化硅制得CM-β-CD/磁性介孔二氧化硅复合吸附剂(Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD),并应用于水体中Pb~(2+)的去除。通过SEM、EDS、FTIR、XRD等现代技术表征所得复合材料。研究表明:Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD对Pb~(2+)的吸附遵循伪二级模型,符合Langmuir模型。在298 K时,Pb~(2+)的理论饱和吸附量为60.8 mg/g。此外,热力学参数表明吸附过程是自发的。最后,Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD表现出优异的磁分离性能,此外还证明在强酸性条件下具有良好的稳定性。经5次再生循环作用后,Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD对Pb~(2+)仍保持较高的吸附容量。     

磁性介孔纳米复合材料制备及其对废水中Fe3+的吸附回收性能研究

为有效去除废水中Fe3+,采用共沉淀法制备Fe3 O4磁流体,以水合肼为还原剂制备还原氧化石墨烯(RGO),经改进的St?ber法合成了Fe3 O4@mSiO2-RGO磁性介孔纳米复合材料.利用FT-IR、XRD、BET、磁响应等分析方法对Fe3 O4@mSiO2-RGO进行了结构表征,考察了吸附时间、初始浓度和吸附剂...     

苯基改性的介孔分子筛SBA-15的合成与表征

采用一步法在酸性条件下以聚乙氧基聚丙氧基聚乙氧基三嵌段共聚物(P123)为模板剂,用正硅酸乙酯(TEOS)和苯基三甲氧基硅烷(PTMS)直接缩合制备了苯基改性介孔分子筛Ph-SBA-15,并用红外光谱(FTIR)、小角X射线衍射(SAXRD)、热重分析(TGA)、透射电镜(TEM)和氮气吸附-脱附对样品进行了表征。结果表明,制备的样品不仅保持了高度有序的SBA-15的二维六角结构,而且具有较高的热稳定性,较大的比表面,孔容和孔径。     

油茶籽壳磁性碳微球的制备及其对PFOS的吸附性能

采用废弃生物质油茶籽壳为碳源,对比不同的Fe_3O_4@C微球修饰方法,以水热法制备了分散性良好,碳层厚度均匀的核壳结构Fe_3O_4@C磁性微球,并使用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)及X射线衍射(XRD)对其进行了表征,研究了该磁性微球对水体中持久性有机污染物PFOS的吸附性能。Fe_3O_4@C磁性微球吸附PFOS仅需约1 h即可达吸附平衡,其吸附动力学更符合拟一级动力学模型(R~2>0.95);Langmuir吸附模型能较好地拟合其等温吸附数据(R~2>0.98),表明Fe_3O_4@C磁性微球对PFOS的吸附为化学吸附占主体作用,倾向于单层吸附,对PFOS的吸附容量为11.61 mg/g。该吸附剂具有良好的磁性能及吸附性能,对水体中PFOS吸附迅速且易于回收,为废弃生物质的高值开发提供了一种可能路径。     

碱性条件下介孔SiO_2的制备及扩孔和吸附性能研究

在碱性条件下,以十六烷基三甲基溴化铵做为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用水热合成法,并用三甲苯(TMB)对其进行扩孔,获得了一种介孔二氧化硅材料。通过BET、FT-IR、SEM和小角XRD对其进行表征,研究其对铅离子的吸附性能。研究发现扩孔后的介孔二氧化硅对铅离子的吸附量明显高于未扩孔的介孔材料,吸附率达到99.8%。     

3D介孔TiO_2微米球的制备及其光催化降解双酚A的研究

利用水热方法,无需模板一步合成3D介孔TiO2光催化剂.然后采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨电子显微镜（HRTEM）和N2吸附-解吸BET技术对其组织结构进行表征,以双酚A为目标物对比介孔TiO2光催化剂和市售P25的光催化性能,并研究了不同温度下TiO2的相变及热重分析（TGA）.结果表明,...     

nZVI@mesoSiO2的可控合成及应用性能研究

采用改进的两步法在原位基础上合成了以纳米零价铁(nano Zero Valent Iron,nZVI)为核芯的核壳型介孔二氧化硅(nZVI@mesoSiO_2).同时,通过简单地调控铁源用量得到具有单一nZVI核芯和不同壳层厚度的核壳型纳米复合材料.结果发现,铁源用量的增加会导致核芯尺寸减小、壳层厚度增加及颗粒比表面积下降.当铁源用量为2.78 g时,得到的nZVI@mesoSiO_2不仅具有较高的比表面积和单一且均匀的孔径分布,而且对2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-Trichlorophenol, 2,4,6-TCP)的去除表现出很高的性能.影响因素实验表明,材料的最佳投加量为1.0 g·L~(-1),体系适宜初始pH为5.0,污染物初始浓度升高会导致去除效果下降,并且反应体系内乙二胺四乙酸(EDTA)的存在可以提高2,4,6-TCP的去除率.材料的重复利用实验结果表明,经过多次循环反应后会导致材料nZVI核芯的失活和孔道的堵塞.本研究不仅为制备可控壳层厚度的核壳型介孔材料提供了理论指导,而且为进一步改性合成对2,4,6-TP具有高选择性的复合材料提供了依据.     

Fe-Al改性硅藻土的制备及其对土壤Cd污染固定化效果

为了提高硅藻土对土壤镉污染的原位固定化效果,采用羟基Fe-Al对硅藻土进行改性,通过土壤培养实验研究了Fe/Al摩尔比、OH/cation摩尔比、陈化时间、(Fe+Al)/硅藻土比、反应温度、老化时间对土壤镉污染固定化效果的影响,同时采用扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析了改性前后硅藻土理化特征的变化.结果表明,改性硅藻土最佳制备工艺条件为Fe/Al摩尔比1∶8、OH/cation摩尔比2.0~2.2、陈化时间2 d、(Fe+Al)/硅藻土比10 mmol·g-1、反应温度60℃、老化时间2 d.改性硅藻土显著降低了土壤中可交换态镉的含量,硅藻土改性前后对交换态Cd含量的降低率由11.83%提升到39.52%.SEM与FTIR分析表明,通过改性增加了硅藻土的比表面积和Si—O—H基团,并且羟基铁铝被成功置入硅藻壳体内部,形成了有效柱体,增大了孔道间距,增强了硅藻土的表面活性.因此,羟基铁铝改性能有效地促进硅藻土对土壤镉的固定效果.提供的改性方法和实验结果,为硅藻土固定土壤重金属提供了新的技术手段和理论依据.     

表面包覆TiO_2材料的制备及光催化降解染料废水

以介孔硅基分子筛SBA-15为载体,采用溶胶-凝胶法在SBA-15分子筛表面包覆TiO_2。制备了不同TiO_2含量的链状二维六方形介孔复合材料。采用电子显微镜扫描仪、X射线衍射仪、傅立叶红外光谱、紫外-固体漫反射等技术对复合材料进行表征。SEM结果表明样品具有良好的包覆效果,UV-Vis光谱结果表明样品具有较好的光吸收能力。XRD结果表明复合材料表面包覆的TiO_2为锐钛矿和金红石的混合晶型,随载体用量的增加TiO_2的粒径逐渐减小。以光催化降解亚甲基蓝为目标,研究复合材料在煅烧温度、载体用量、底物溶液初始浓度等影响因素下的光催化效果。考察复合材料的再生光催化活性。研究表明:介孔TiO_2复合材料相比于市售P-25有较高的光催化活性。复合材料可进行回收利用,并且其介孔结构牢固不易崩塌。     

氯化磁性凹土树脂的制备与表征研究

利用表面负载的方法将有机化磁性凹土与苯乙烯、二乙烯苯等制备磁性凹土树脂;对磁性凹土树脂进行氯甲基化改性,制备出氯化磁性凹土树脂.表征了样品的形貌、结构以及表面积,研究了树脂对天然有机物(腐殖酸)的吸附性能.结果表明:氯化后的磁性凹土树脂的比表面积是原有的1.9倍,对附腐殖酸的饱和吸附能力也从原有的41.84 mg/g提高到了51.02 mg/g,这表明改性后的树脂增强了其对腐殖酸的去除能力.     

表面憎水性活性炭的制造和表征

活性炭是一种应用广泛的吸附催化剂,具有发达的空隙结构和巨大的比表面积,在环境污染处理,尤其是去除废水中有机污染物等方面,具有广泛的应用。但是,通常在活性炭的活化过程中,活性炭表面产生一些亲水性的基团,使其吸附废水中有机污染物量减少。文章通过活性炭表面改性,赋予活性炭表面一个合适的憎水性,从而增强其在废水中吸附有机污染物的能力。     

碱和磁复合改性小麦秸秆生物炭对水体中镉的吸附特性及机制

通过对小麦秸秆生物炭(BC)进行碱和磁复合改性得到改性小麦秸秆生物炭(FKC),在SEM-EDS、 BET、 FT-IR、 XRD和VSM等表征的基础上,研究了FKC对水中Cd~(2+)的吸附特性及温度、pH值和投加量等对吸附特性的影响,探讨了碱和磁复合改性提高小麦秸秆生物炭吸附Cd~(2+)性能的机制.结果表明,与BC相比,KFC结构疏松多孔,表面积增加了19.11倍,O—H、■等芳香族和含氧官能团数量增多,并且出现新的官能团Fe—O. FKC具有磁性,其磁化强度为8.43 emu·g~(-1),能够回收重复使用. FKC对Cd~(2+)的吸附更符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型,表明其主要以化学吸附为主,FKC的理论最大平衡吸附量为23.44mg·g~(-1),是BC的1.47倍. FKC对Cd~(2+)的吸附是自发的吸热过程.在pH为2～8范围内,随pH的升高FKC的吸附能力逐渐提高.生物炭的投加量为10 g·L~(-1)较好.经3次"吸附-解吸-再吸附"循环后,FKC对Cd~(2+)的吸附量仍达到17.71mg·g~(-1),表明其有良好的重复利用性.该研究结果可为碱和磁复合改性小麦秸杆生物炭应用于Cd污染废水处理提供理论指导.     

高锰酸钾凝胶缓释剂的制备及其缓释去除水中三氯乙烯

本研究开发一种结合原位化学氧化和二氧化硅溶胶-凝胶的可控氧化剂释放技术,制备出一种高锰酸钾(KMnO₄)凝胶缓释剂(SRPG).优化SPRG的制备条件和探究影响其在水中缓释效率的因素,并考察其对不同氯代烃的降解效果.结果表明：二氧化硅溶胶的质量分数、KMnO₄的含量及pH对SRPG凝胶化过程有显著的影响;提高缓释剂中KMnO₄的含量和降低二氧化硅溶胶质量分数,可有效提高SRPG中KMnO₄的释放速率,当KMnO₄质量分数为6.51‰,二氧化硅溶胶质量分数为40%,KMnO₄的释放符合拟一阶动力学,释放速率k_obs=0.83 h-1(R²=0.9750),且12 h后KMnO₄释放率为82.7%;SRPG可有效降解水中氯代烃污染物,其中对三氯乙烯(TCE)的去除效果最佳,反应24 h可去除水中98%的TCE.因此,SRPG在原位化学氧化修复土壤和地下水中氯代烃的实际工程中具有良好的应用前景.     

纳米复合水凝胶的制备及其对重金属离子的吸附

以N-羟甲基丙烯酰胺(HMAm)和2-丙烯酸羟乙酯(HEA)为共聚单体,采用60Co-γ射线低温辐照法,制备了具酰胺基和羟基的新型聚合物水凝胶p(HMAm/HEA),运用原位沉淀法制备了纳米复合水凝胶HMO-p(HMAm/HEA),用于对重金属离子Pb~(2+)和Cu~(2+)的去除.应用SEM、TEM、FTIR等方法对水凝胶进行表征,表征结果证明p(HMAm/HEA)是HMAm和HEA的共聚产物,且纳米水合氧化锰(HMO)成功负载.探讨了溶液初始p H值、反应温度、重金属初始浓度、反应时间、竞争性Ca~(2+)和Na+浓度等因素对纳米复合水凝胶吸附过程的影响,研究表明HMO-p(HMAm/HEA)对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附过程不受温度的影响;吸附量随着溶液初始p H的升高而增加;吸附过程属于Langmuir单分子层吸附;吸附动力学过程符合准二级动力学吸附;高浓度的Ca~(2+)和Na~+对吸附过程影响不大.XPS图谱进一步证明吸附机制是重金属离子与羟基间的离子交换作用.采用0.05 mol·L~(-1)的HCl溶液为脱附剂,经过4次吸附-脱附循环再生后,纳米复合水凝胶重复利用性好.     

富含中孔与酸性基团的生物质炭的制备与吸附性能

以棉秆基生物质纤维为原料,采用磷酸一步活化法制备了同时富含中孔与含氧酸官能团的新型高比表面棉秆纤维基生物质活性炭,分析了浸渍比、炭化温度及保温时间等操作参数对活性炭纤维组成、得率、孔结构及表面官能团含量的影响,测定了制得的棉秆纤维基活性炭对水中对Pb(Ⅱ)与对硝基苯胺的等温吸附性能,并初步探讨了其吸附机制.结果表明,棉秆纤维基生物质炭孔结构与含氧酸基团因制备条件不同有较大变化,实验条件下制备的棉秆基活性炭纤维产率、中孔孔容与比表面的最大值分别为35.5%、0.91 cm3·g-1、1731 m2·g-1;在3∶2的浸渍比,600℃活化90 min的工艺条件下,制备的样品ACF-01的总孔孔容达1.02 cm3·g-1,比表面积为1 731 m2·g-1,微、中孔比例分别为66%与31%,中孔集中在5 nm以内,富含含氧酸官能团.样品ACF-01对水中Pb(Ⅱ)与对硝基苯胺的Langmuir最大吸附量分别为123 mg·g-1和427 mg·g-1,吸附性能远高于微孔孔容相近的商业活性炭纤维ACF-CK,这表明活性炭ACF-01的中孔和含氧酸官能团在吸附过程中发挥了重要作用.     

新型胺化介孔炭的制备及其对Pb(II)的吸附

采用微波辅助磷酸活化制备了高中孔率蔗渣基介孔炭,并通过硝酸氧化和乙二胺聚合在其孔道内修饰了含氮多胺基团,探索了溶液浓度、温度、吸附剂剂量等对改性介孔炭的Pb(II)吸附性能、行为和热力学特性的影响.结果表明,蔗渣基介孔炭较宽的孔道结构可通过乙二胺缩水聚合反应在其表面接枝酰胺、仲胺等含氮基团;胺化改性增强化了介孔炭对水溶液中Pb(II)的固定作用,改性后介孔炭对Pb(II)的吸附量高达180mg/g,是改性前介孔炭的1.5倍;改性介孔炭对Pb(II)的去除率显著增加,对溶液浓度<60mg/L的Pb(II)去除率接近100%.等温吸附与热力学数据表明,胺化改性介孔炭对Pb(II)的吸附位能量存在差异化,吸附是自发的吸热反应过程,温度对铅(II)离子吸附有促进作用,化学作用在吸附过程中发挥了重要作用.