磁性纳米复合吸附剂PFM对铜的吸附性能与吸附机理研究

制备了磁性纳米复合吸附剂PAM@Fe₃O₄/MnO₂(PFM),用于含铜废水的吸附实验研究,考察了吸附剂投加量、重金属溶液初始浓度、吸附时间等因素对吸附效果的影响。实验结果表明:磁性纳米复合吸附剂PFM可有效去除水中的铜离子,在Cu2+浓度为50 mg/L,pH为6.0,吸附剂量为1.6 g/L的条件下,在400 min达到吸附平衡,吸附容量可达到30.29 mg/g,Cu2+去除率可达到97%。吸附-再生循环实验证实PFM具有良好的再生性能,在去除Cu2+方面具有很好的实际应用前景。VSM分析表明:纳米PFM具备超顺磁性和铁磁性的优势;PFM的XRD图谱显示,PAM附着于纳米Fe₃O₄/MnO₂表面,增强了其与溶液中金属离子接触的表面积,有利于对金属离子的吸附;在纳米PFM吸附剂的FTIR中出现PAM中的酰胺键,印证了Fe₃O₄/MnO₂与PAM成功制备为磁性纳米复合吸附剂PFM。     

微波辅助合成γ-Fe2O3/花生壳磁性生物炭对水体中环丙沙星吸附的研究

基于化学共沉淀法,利用微波辅助成功合成了γ-Fe_2O_3/花生壳磁性生物炭复合材料.结果表明,微波辅助合成扩大了生物炭的比表面积和孔隙体积,提高了生物炭表面γ-Fe_2O_3颗粒的分散度.此外,微波效应使得γ-Fe_2O_3牢固地附着在生物炭表面并提高了吸附剂的磁性.在最佳pH=6.0的条件下,微波辅助合成的磁性生物炭对环丙沙星(CIP)的吸附量为8.30 mg·g~(-1),吸附量高于传统法制备的吸附剂(4.50 mg·g~(-1)).吸附过程受多重机制控制,5次循环实验证实由微波辅助合成的γ-Fe_2O_3/花生壳磁性生物炭纳米复合材料是一种高效、稳定、可重复使用的吸附剂.微波辅助合成给磁性生物炭优化提供了新思路,为提高吸附剂对有机污染物的有效去除提供了新的途径.     

磁性纳米材料吸附处理工业废水的研究进展

介绍了磁铁矿、磁赤铁矿、MFe₂O₄型铁氧体等几种常见的磁性纳米颗粒及其制备和功能化方法,综述了磁性纳米吸附剂在重金属废水、染料废水、含油废水、含酚废水吸附处理中的新研究进展.根据研究过程中所存在的问题总结并展望了磁性纳米吸附材料的未来发展趋势,在今后的研究可从吸附剂的制备优化、吸附机理、实用性和再生回用等方面展开探究,以期发挥其在实际工业废水处理中的应用潜力.     

铁氧化物/壳聚糖复合纳米纤维的制备及吸附五价砷研究

采用高压静电纺丝方法,制备了新型铁氧化物/壳聚糖复合纳米纤维砷吸附剂.扫描电子显微镜(SEM)观察结果显示,该纳米纤维的平均直径为(158±24)nm.X射线衍射谱图(XRD)表明,该纳米纤维为无定形结构.所制备的吸附剂在弱酸性或中性条件下对砷吸附率大于93%;吸附速率快,100 min内可达到吸附平衡;吸附剂对低浓度砷有很强的吸附亲和力,可将初始浓度为750μg·L-1的砷降低到10μg·L-1以下的安全饮用水水平;中性条件下吸附砷的最大容量为7.1 mg·g-1,吸附等温线符合Freundlich模型;有机质对吸附的影响较小;吸附剂可用低浓度Na OH洗脱再生.研究结果表明,该吸附剂制备方法简单,易分离再生,在饮用水除砷领域有较好的应用前景.     

负载型纳米铁吸附剂去除饮用水中As(Ⅴ)的研究

以活性炭为载体制备了一种负载型纳米铁吸附剂.纳米铁在活性炭孔内为针状,其直径为30～500 nm,长度为1 000～3 000 nm,载入量[m(Fe)/m(炭)]为82.1 mg/g.用1.5 g/L该吸附剂对pH 6.5、 (25±2)℃、 2 mg/L的As(Ⅴ)进行吸附其去除率为99.5%,在平衡浓度1.0 mg/L时,该吸附剂对As(Ⅴ)的吸附容量为15.4 mg/g;吸附速度较快,12 h可达91.4%,72 h达到吸附平衡.吸附过程可由孔内扩散模型较好地说明.除PO_4~(3-)、SiO_4~(2-)外其它常见阴阳离子均对As(Ⅴ)的去除影响不大.吸附剂可以用0.1 mol/L NaOH溶液再生,再生效率较高.实验室初步实验数据表明,该吸附剂对饮用水砷去除具有较好的应用前景.     

磁性氧化石墨烯制备及去除水中刚果红的研究

采用Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),采用化学共沉淀法把铁氧化物纳米粒子覆盖在GO上制成磁性氧化石墨烯(MGO),并把MGO用作吸附剂去除水中阴离子染料刚果红.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、Zeta电位仪和磁强计对MGO进行了表征.研究了吸附动力学,吸附等温线及初始pH值,离子强度对吸附的影响.考察了MGO对自来水中刚果红的去除效果.结果表明,GO具有片状的二维纳米结构,表面有许多的褶皱;当pH3.5,吸附剂表面带负电荷,等电点为3.5;MGO的饱和磁化强度为31.2emu/g,足够从水溶液中分离出来.刚果红的吸附符合准二级动力学模型,且在吸附时间为7h内基本达到吸附平衡.在超纯水中最大吸附容量高达140.6mg/g,且吸附量随pH值升高先增加再降低,当pH4~5达到最大值.MGO对自来水中刚果红的最大吸附容量为287.6 mg/g,为在超纯水中的2倍,表明MGO对刚果红具有很好的去除效果.     

磁性多壁碳纳米管吸附去除水中罗丹明B 的研究

多壁碳纳米管(MWNTs)用硝酸处理后,利用化学共沉淀的方法制备了磁性多壁碳纳米管.利用扫描电子显微镜(SEM),X 射线衍射分析仪(XRD)和zeta 电位测定仪对其进行了表征,并研究了它对水中罗丹明B 的吸附性能.考察了吸附动力学、吸附等温线及吸附剂用量对吸附性能的影响.结果表明,磁性多壁碳纳米管在吸附时间为7.5h 时对罗丹明B 的去除率可达87.5%,最大吸附量可达11.02mg/g.该吸附剂具有良好的磁性能和吸附性能,能有效去除罗丹明B,经磁分离,吸附剂很容易从废水中分离出来.等温吸附数据符合Langmuir 模型,吸附反应过程符合Langergren 准一级动力学方程.     

磁性壳聚糖凝胶微球对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能

以壳聚糖为原材料,通过原位共沉淀法和柠檬酸钠交联法制备了一种新型多孔磁性壳聚糖凝胶微球吸附剂CS-citrate/Fe₃O₄.利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、热重分析（TG）对吸附剂进行了表征.结果表明,吸附剂内部具有发达的孔隙结构,并均匀分布有平均直径为（4.79±1.09）nm的Fe₃O₄纳米颗粒;吸附剂中引入Fe₃O₄后,仍存在羟基、氨基和羧基等功能基团,且吸附剂磁性良好可用于磁场分离;吸附剂对Pb（Ⅱ）的吸附等温线和动力学研究表明,吸附过程以化学吸附为主,最大吸附容量可达178.25mg/g.     

纳米结构Fe3O4/Y2O3磁性颗粒的制备、表征及磷吸附行为研究

采用共沉淀法制备了一种新型铁钇氧化物(Fe3O4/Y2O3)磁性吸附剂,并对其表面特性及磷吸附行为进行了初步研究.扫描电镜(SEM)与X-射线衍射仪(XRD)表征结果表明,此吸附剂具有纳米结构,初级粒子平均粒径为15.2nm.振动样品磁强计(VSM)测得比饱和磁化强度为38.7emu·g-1,磁性较强,可方便地实现固液分离.吸附剂的等电点为6.8.磷吸附实验表明,25℃时,Langmuir吸附等温线可较好地拟合Fe3O4/Y2O3对溶液中磷的吸附(R2=0.989),最大吸附量(pH=5.0)为60.6mg·g-1(以P计);吸附速率较快,在120min内可完成吸附容量的80%以上,符合准二级动力学模型(R2=0.997);溶液pH对Fe3O4/Y2O3吸附磷的影响较为明显,离子强度则影响不大;共存阴离子对吸附影响的大小顺序为Cl-相似文献   

石墨烯基磁性复合材料吸附水中亚甲基蓝的研究

建立了一种超声辅助共沉淀法制备磁性Fe3O4/氧化石墨烯(Fe3O4/GO)纳米粒子.透射电镜和磁滞回线研究表明,该复合物具有小的颗粒尺寸和超顺磁性.该磁性纳米材料可以吸附废水中的染料亚甲基蓝,实验研究了溶液pH值、吸附剂的用量、时间和温度对亚甲基蓝去除率的影响.结果表明,pH值在6~9范围内,Fe3O4/GO都能高效地吸附亚甲基蓝.反应过程在前25 min反应速率很快,到180 min内达到吸附平衡.该磁性纳米材料对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程,吸附过程是一个自发和吸热过程.该吸附材料对亚甲基蓝吸附容量高,在313 K时Fe3O4/GO的饱和吸附量为196.5 mg·g-1.另外,可以方便地通过外部磁场分离回收吸附剂,利用过氧化氢可以再生重复使用,是一种优良的吸附染料废水的材料.     

Zr-MOFs loaded on polyurethane foam by polydopamine for enhanced dye adsorption

Zirconium-based metal-organic frameworks (Zr-MOFs) have attracted widespread attention due to their high specific surface area, high porosity, abundant metal active sites and excellent hydrothermal stability. However, Zr-MOFs materials are mostly powdery in nature and thus difficult to separate from aqueous media, which limits their application in wastewater treatment. In this study, PDA/Zr-MOFs/PU foam was constructed by growing Zr-MOFs nanoparticles on a dopamine-modified polyurethane foam substrate by in-situ hydrothermal synthesis as an adsorbent for removing dyes from wastewater. The results demonstrated that the polydopamine coating improves the dispersion of the Zr-MOFs nanoparticles on the substrate and enhances the interaction between the Zr-MOFs nanoparticles and the PU foam substrate. As a result, compared with Zr-MOFs/PU foam, the prepared PDA/Zr-MOFs/PU foam exhibits higher adsorption capacity for crystal violet (CV) (63.38 mg/g) and rhodamine B (RB) (67.73 mg/g), with maximum adsorption efficiencies of CV and RB of 98.4% (pH=11) and 93.5% (pH=7), respectively, at a concentration of 10 mg/L. The PDA/Zr-MOFs/PU foam can simultaneously remove CV and RB from the mixed solution. Moreover, the PDA/Zr-MOFs/PU foam still exhibits high stability and reusability after five cycles.     

磁性铝基MOF的表征和对水体中氟化物吸附性能研究

我国多地的地表水受到成土母质或背景值的影响,氟离子浓度均超过1.0 mg/L,即高于GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准限值.为了实现地表水的快速降氟和吸附材料的便捷回收,通过水热法制备了磁性Al-MOF@Fe₃O₄吸附材料,使用扫描电极（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）和孔隙度分析仪（BET）对材料的形貌和化学组成进行了表征.结果表明:①Al-MOF@Fe₃O₄具有不规则的晶体形状和直径更小的介孔结构,能够提供更高的比表面积吸附氟离子.②吸附试验结果表明,Al-MOF/Fe₃O₄的吸附量达到了75.2 mg/g,吸附过程更加符合拟二阶动力学模型,证明了化学吸附是该除氟过程的主要机理.③增加吸附剂投加和降低氟离子初始浓度,有助于提高除氟效率,但却难以得到较高的吸附量,同时碱性条件不利于氟离子的吸附,阴离子对除氟性能的影响程度表现为CO₃2- > HCO₃- > SO₄2- > PO₄3- > Cl-.④对吸附机理的研究表明,氟离子是通过取代Al-OH实现稳定和快速地脱离水体,使用NaOH溶液淋洗可以实现吸附剂的高效再生.⑤5次循环吸附试验后,复合材料依然保留了71.4 mg/g的吸附能力和良好的磁性.在实际地表水中进行除氟试验,该吸附剂可以将氟化物浓度从1.17 mg/L降至0.2 mg/L以下.研究显示,Al-MOF@Fe₃O₄纳米材料可以作为地表水除氟材料,实现对低浓度氟离子的高效去除.      

磁性PEI功能化秸秆的制备及对Pb (Ⅱ)的吸附

为获得同时具有优良的吸附性能和磁分离特性的生物吸附材料,以汽爆秸秆为基质,采用戊二醛交联剂法制备了磁性聚乙烯亚胺功能化秸秆吸附剂（Fe₃O₄-PEI-RS）,通过SEM、XRD、FTIR、XPS和VSM等手段表征了材料的结构和性质,测定了Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附性能,考察了pH、吸附时间、吸附剂投加量、Pb（Ⅱ）初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明,Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）的吸附具有强烈的pH依赖性;吸附时间对Pb（Ⅱ）的吸附效率有明显的影响,在180 min时吸附达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附行为,20、30和40℃时最大吸附量分别为192.31、200.00和212.77 mg/g;热力学参数△G < 0,而焓变△H>0、△S>0,说明该吸附属于熵增加的自发吸热反应过程,升温有利于吸附.重复试验表明,EDTA作解吸剂,经5次吸附/解吸附循环后吸附剂仍能保持较高的吸附容量.研究显示,所制Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）具有较高的吸附容量,稳定性好、可循环利用,能在磁场下实现快速分离.      

Adsorption of heavy metal ions from aqueous solution by carboxylated cellulose nanocrystals

A novel nanoadsorbent for the removal of heavy metal ions is reported.Cotton was first hydrolyzed to obtain cellulose nanocrystals(CNCs).CNCs were then chemically modified with succinic anhydride to obtain SCNCs.The sodic nanoadsorbent(NaSCNCs) was further prepared by treatment of SCNCs with saturated NaHCO 3 aqueous solution.Batch experiments were carried out with SCNCs and NaSCNCs for the removal of Pb 2+ and Cd 2+.The effects of contact time,pH,initial adsorption concentration,coexisting ions and the regeneration performance were investigated.Kinetic studies showed that the adsorption equilibrium time of Pb 2+ and Cd 2+ was reached within 150 min on SCNCs and 5 min on NaSCNCs.The adsorption capacities of Pb 2+ and Cd 2+ on SCNCs and NaSCNCs increased with increasing pH.The adsorption isotherm was well fitted by the Langmuir model.The maximum adsorption capacities of SCNCs and NaSCNCs for Pb 2+ and Cd 2+ were 367.6 mg/g,259.7 mg/g and 465.1 mg/g,344.8 mg/g,respectively.SCNCs and NaSCNCs showed high selectivity and interference resistance from coexisting ions for the adsorption of Pb 2+.NaSCNCs could be efficiently regenerated with a mild saturated NaCl solution with no loss of capacity after two recycles.The adsorption mechanisms of SCNCs and NaSCNCs were discussed.     

磁性吸附材料CuFe2O4吸附砷的性能

根据Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)都对砷有较强的亲和性,制备了同时含有Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的、可用磁分离方法进行分离回收的磁性吸附材料CuFe₂O₄,并对其进行了表征及吸附砷的性能研究.结果表明,该吸附剂对砷的吸附能力与溶液pH有关,在弱酸性及中性条件下,吸附砷的能力最强,而对As(V)的吸附能力比对As(Ⅲ)更强些,在平衡浓度为10μg/L时,其吸附容量可达10mg/g左右,可以很容易地将水中浓度为1～20mg/L的As(V)降到10μg/L以下.实验考察了几种无机阴离子对吸附砷的影响,表明较高浓度(砷浓度的20倍)的硫酸盐对As(Ⅲ)和As(V)的吸附均有一定影响,盐酸盐及磷酸盐则影响不明显;负载的As(V)可较容易地用0.1mol/L NaOH洗脱下来,使吸附剂再生,而As(Ⅲ)则难以洗脱,这与2种价态砷的吸附机理不同有关.     

磁性生物炭对水体中对硝基苯酚的吸附特性

为了制备同时具备磁分离和优良吸附性能的环境友好吸附材料,以棉花秸秆为生物质原料制备生物炭（CSBC）,采用共沉淀法制得磁性棉花秸秆生物炭（MCSBC）.通过元素分析、SEM、XRD、XPS、FTIR和VSM等对MCSBC进行表征,研究了CSBC和MCSBC对水中对硝基苯酚（PNP）的吸附特性.结果表明,溶液pH值对CSBC和MCSBC吸附PNP的影响较大,在酸性条件下的吸附量更大.CSBC和MCSBC对PNP的吸附动力学过程可被准二级动力学模型很好地描述,吸附过程包括液膜扩散和颗粒内扩散两个阶段.Langmuir、Freundlich和Sips模型都可以很好地描述PNP在CSBC和MCSBC上的吸附行为,最大吸附量分别为44.54和48.94mg/g,MCSBC相较于CSBC对PNP的吸附具有更好的效果.热力学研究结果表明,CSBC和MCSBC对PNP的吸附过程为熵增加的自发吸热过程.再生试验结果表明,经6次吸附-解吸循环后,MCSBC对PNP的吸附容量仍能达到初始吸附量的82%.     

壳聚糖/改性平菇复合吸附剂对Cr(VI)的吸附特性

以壳聚糖和经酒石酸改性的平菇粉末为材料,通过戊二醛进行交联反应,制得壳聚糖-改性平菇凝胶小球（CMPOD）复合生物吸附剂,用于水溶液中Cr（VI）的吸附去除.结果表明,在实验所测pH值（2~10）范围内,复合吸附剂对Cr（VI）的吸附量随着pH值上升而降低;随着Cr（VI）初始浓度或温度的提高,吸附剂对Cr（VI）的吸附量均相应增加,当Cr（VI）初始浓度为600mg/L,温度为50℃,Cr（VI）吸附量可达190mg/g以上;Cr（VI）的吸附符合准二级动力学方程及Freundlich等温吸附模型;热力学分析表明,吸附剂对Cr（VI）的吸附过程为自发的吸热反应.扫描电镜（SEM）分析显示,吸附剂具有发达的网状结构,吸附Cr（VI）后网状孔隙被填充,且能谱分析（EDS）出现明显的Cr（VI）吸收峰;傅立叶红外光谱分析（FTIR）表明,壳聚糖中的氨基成功引入复合吸附剂中,在Cr（VI）吸附中为主要作用官能团.     

载铁(β-FeOOH)球形棉纤维素吸附剂去除地下水As(Ⅴ)的研究

制备了一种载铁(β- FeOOH)球形棉纤维素吸附剂,球珠孔隙度大,强度好,活性成分铁的载入量可高达360mg/mL ,(质量分数达50%) ,活性好.研究表明,当铁含量为220mg/mL时,该吸附剂对As(V)的最大吸附量为15.6mg/mL(33.2mg/g) ,Langmuir和Freundlich方程能很好地描述吸附等温线.吸附速度较快,10h可达到吸附平衡,吸附动力学符合Lagergren二级方程.SiO₃^2- ,SO₄^2-,Cl^-干扰离子均不影响砷的去除.柱吸附实验表明,空床停留时间为5.9min ,进水As(V)浓度为500μg/L时,As(V)的穿透体积为5000BV .吸附剂可以用1.5mol·L^-1 NaOH再生,洗脱和再生效率可达90%以上.活性成分β-FeOOH形态稳定,柱操作和再生时铁无溶出.吸附剂制备方法简单,新颖,对地下水和饮用水砷去除具有较好的应用前景.