刚果红分子印迹聚合物纳米微球的合成及吸附性能

本研究以刚果红为模板分子,α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,乙腈为致孔剂,2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用沉淀聚合法制备了刚果红分子印迹聚合物纳米微球(MIP).通过扫描、透射电镜对聚合物的结构和形貌进行了表征,结果显示制备的MIP微球的粒径在90 nm左右,粒径较为均匀.利用氮气吸附脱附实验测定了聚合物颗粒的比表面积和孔容.并对诸多吸附影响因素以及分子印迹聚合物的吸附能力、选择性和重复利用率进行了分析.结果表明,MIP对刚果红表现出较好的选择性识别能力,可多次循环使用,能用于染料废水中刚果红的选择性吸附.     

内分泌干扰物17β-雌二醇荧光分子印迹识别方法

17β-雌二醇是近年来人们最为关注的重要内源性内分泌干扰物,它对生态系统和人体健康会产生一定的危害.采用分子印迹技术,通过丹磺酰氯与17β-雌二醇反应,合成出17β-雌二醇荧光标记物;建立了微球法合成17β-雌二醇荧光标记化合物分子印迹微球聚合物的方法,所获得的微球粒径均匀,平均为300～400 nm;分子印迹微球聚合物在不同极性溶剂中对17β-雌二醇荧光标记化合物的结合常数顺序为乙腈＞甲醇＞水＞二氯甲烷,其结合量的差异并不显著,平均值为9.74μmol/g.该分子印迹微球聚合物可用于对复杂介质中17β-雌二醇的快速、简便检测.      

磁性分子印迹聚合物制备及其对环境水样中雌二醇的特异性吸附性能研究

以正硅酸乙酯包覆、硅烷偶联剂MPS改性的Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4@SiO_2@MPS纳米粒子为磁核,以雌二醇(E_2)为模板分子、丙烯酰胺为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂、偶氮二异丁腈为引发剂,合成雌二醇核壳微球型磁性分子印迹聚合物(E_2-MMIPs),采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)以及振动样品磁强计(VSM)对E_2-MMIPs样品的表面形貌、微结构、磁性质等进行表征,并将E_2-MMIPs应用于实际环境水样中,探讨其对实际水样中E_2的选择性识别和特异性吸附性能。结果表明:E_2-MMIPs的形貌规则、分布均匀、热稳定性好,可以达到回收利用的磁性要求;E_2-MMIPs对环境水样中E_2具有较高的选择性吸附性能,其对E_2的吸附量大于非磁性分子印迹聚合物的吸附量,最高吸附量可达到23.83 mg/g,并可应用于实际废水中有效识别E_2。     

可见光下掺氮TiO_2分子印迹聚合物的选择性光降解

采用表面分子印迹技术,以溶胶-凝胶法制备的掺氮TiO_2为基质、水杨酸为模板分子、甲基丙烯酸为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈分别为交联剂和引发剂制备了掺氮TiO_2分子印迹聚合物。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和低温N2物理吸附-脱附等技术对制备样品进行了表征。结果表明,样品均为锐钛矿相,粒径10~20 nm且分布均匀;氮掺杂引起光吸收带边红移;表面分子印迹技术在掺氮TiO_2表面形成的有机聚合物层增大了粒径,但改变了回滞环形状及孔径分布,形成了大量孔径为2.2 nm的小孔并增大了比表面积;可见光下对水杨酸、甲基橙、苯甲酸的降解选择系数在1.1~1.7之间,具有良好的选择性。     

黑土不同粒径有机-矿质复合体对镉的吸附特性

采用振荡平衡法研究了黑土不同粒级有机-矿质复合体对Cd2+的吸附等温过程和吸附动力学过程,并采用常见数值模型进行了拟合. 结果表明,原土及各粒级复合体对Cd2+的吸附量随平衡液中ρ(Cd2+)的增加而增加. 各粒级组分对Cd2+的吸附量表现为黏粒＞粉粒＞原土＞粗砂＞细砂. Langmuir和Freundlich方程对Cd2+的等温吸附过程均有较好的拟合效果,线性方程拟合效果较差. 最大吸附量与吸附作用强度均呈随粒径增大而减小的趋势. 对影响最大吸附量和吸附作用强度的因子进行回归分析表明,w(有机质)、CEC(阳离子交换量)和比表面积的影响较大,其中w(有机质)是最主要因素,CEC和比表面积的影响次之. 各粒级复合体对土壤吸附Cd2+的贡献率为粉粒＞细砂＞黏粒＞粗砂,99%的Cd2+吸附在＜200 μm的组分上. 不同粒级组分对Cd2+的吸附动力学过程可分为0~20 min的快速反应阶段（吸附量均达到饱和吸附量的90%以上）和慢速反应阶段. 各组分对Cd2+的吸附符合二级动力学过程,表明吸附过程以化学吸附为主,并且吸附速率随颗粒粒径的增大而减小.      

分子印迹固相萃取测定天然海水中的三苯甲烷类杀菌剂

分别以结晶紫(CV)和孔雀石绿(MG)为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDGMA)为交联剂,本体聚合法合成了印迹聚合物。运用扫描电镜和紫外光谱法分别对聚合物进行表征和识别机理的探索;采用静态平衡吸附实验研究了聚合物的结合特征及其对底物的选择性;以印迹聚合物为填料制备固相萃取柱,结合高效液相色谱分析了三份天然海水样品。结果表明:模板分子与功能单体之间形成1∶1络合物,印迹聚合物中的特异性立体空穴对模板分子的吸附能力要明显高于非印迹聚合物;自制固相萃取柱能够从天然海水中选择性的分离富集三苯甲烷类杀菌剂,在一号水样中检出CV和MG,浓度分别为0.92 ng/mL和1.30 ng/mL,二号水样中检出CV,浓度为0.52 ng/mL。     

BS+DAS复配修饰膨润土吸附Cr(Ⅵ)和Cd2+的研究

为了研究两性-阴离子复配修饰膨润土对Cr(VI)和Cd2+的吸附性能差异及其机理,并为两性复配修饰黏土矿物治理重金属污染水体提供依据,采用阴离子型有机修饰剂1-癸烷磺酸钠(DAS)复配修饰两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12或BS)修饰膨润土,研究各供试土样对Cr(VI)和Cd2+的等温吸附曲线及不同温度、pH值和离子强度条件对吸附的影响.结果表明,Langmuir模型能较好地拟合各修饰土样对不同类型重金属离子(Cr(VI)和Cd2+)的吸附曲线,其对Cr(VI)和Cd2+的平衡吸附量均呈现BS+150DAS(150%CEC DAS复配修饰膨润土)BS+100DASBS+50DASBS+25DASBSCK(膨润土)的趋势,且对Cr(VI)、Cd2+的最大吸附量(qm)分别为85.92 mmol·kg-1(100BS+150DAS)和321.89 mmol·kg-1(100BS+150DAS).各供试土样对Cr(VI)和Cd2+的吸附均表现为自发、焓增和熵增的特征,升温可增加其对Cr(VI)和Cd2+的最大吸附量.酸性环境有利于各修饰土样对Cr(VI)的吸附,而不利于对Cd2+的吸附.离子强度增加均降低了各修饰土样对Cr(VI)和Cd2+的吸附.     

邻苯二甲酸二丁酯分子印迹溶胶-凝胶材料合成表征

以邻苯二甲酸二丁酯为模板分子,以四乙氧基硅烷为交联剂,以苯基三甲氧基硅烷为功能单体,用溶胶-凝胶法合成了一种分子印迹聚合物,并对其在强极性体系甲醇和水中对模板分子的吸附进行表征,以论证此分子印迹聚合物对水中邻苯二甲酸酯类环境激素吸附处理的可行性.     

CS/PVA微球的制备及其对重金属离子吸附研究

利用聚乙烯醇和戊二醛通过化学交联对壳聚糖进行改性,制备了壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)微球,采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对CS/PVA微球进行了表征,考察了pH值、吸附时间和重金属离子(Cu²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺、Cd²⁺)溶液初始浓度对CS/PVA微粒吸附性能的影响,并进行了吸附动力学研究。结果表明:CS/PVA微球吸附溶液中重金属离子的最佳pH值为7;准二级动力学模型较好地拟合了4种重金属离子的吸附试验数据,表明其吸附过程以化学反应为主,其中金属螯合作用占主导作用;利用Langmuir等温线模型拟合得到的CS/PVA微球对溶液中Cu²⁺和Cd²⁺的最大吸附容量分别为52.33 mg/g和57.81 mg/g,CS/PVA微球对溶液中Fe³⁺、Pb²⁺的吸附更符合Freundlich等温吸附模型,其对Pb²⁺的吸附率最大。     

没食子酸分子印迹聚合物的合成及识别性能研究

采用分子印迹技术合成了没食子酸分子印迹聚合物,通过实验研究了功能单体种类、模板分子与功能单体的物质的量之比、交联剂和溶剂种类不同的条件下制备的印迹聚合物的吸附性能,从而确定了没食子酸印迹聚合物制备的适宜条件;对合成的没食子酸分子印迹聚合物进行了等温吸附和Scatchard分析,研究了没食子酸分子印迹聚合物的识别特性,并通过红外光谱和扫描电镜表征了印迹聚合物的微观结构和微观形貌。     

PE微塑料对土壤吸附镉的影响及机理研究

微塑料影响土壤对重金属的吸附,改变重金属在土壤中的迁移转化。该文采用批量实验研究了3种粒径(13、48、150μm)聚乙烯微塑料(PE-MPs)存在时土壤对Cd的吸附解吸行为,同时借助扫描电子显微镜-X射线能谱、X射线衍射、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱等测试方法探究了相关机理。结果表明,PE-MPs对土壤吸附Cd²⁺的影响表现为：抑制Cd²⁺的吸附,促进Cd²⁺的解吸,且当PE-MPs剂量较高或粒径较大时,这种影响更明显。无论是否存在PE-MPs,土壤对Cd²⁺的吸附过程均更符合准二级动力学和Freundlich模型,说明其过程均为受化学吸附控制的多层吸附。土壤对Cd²⁺的吸附机制主要为表面络合和沉淀作用,PE-MPs能覆盖土壤表面的活性位点,干扰Cd²⁺与土壤中含氧官能团相互作用,进而减弱土壤对Cd²⁺的化学吸附。PE-MPs能增强土壤中Cd的流动性,增加Cd对土壤生态系统污染的风险。     

钢渣-蒙脱石复合吸附剂对水中Cd~(2+)的吸附去除

研究了钢渣-蒙脱石复合吸附剂对废水中Cd2+的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素和吸附机理.结果表明,钢渣蒙脱石质量比为1∶1的复合吸附剂对Cd2+的吸附效果优于钢渣及蒙脱石对Cd2+的单一吸附.当温度为25℃,废水pH=6~7时,1.2 g钢渣-蒙脱石复合吸附剂对100 mL Cd2+溶液(100 mg·L-1)吸附60 min后,Cd2+的去除率可达到96.99%.钢渣-蒙脱石复合吸附剂对镉离子的吸附反应符合二级动力学方程,可决系数为0.9991;符合Langmuir方程,可决系数为0.9725.对Cd2+的理论饱和吸附量为12.45 mg·g-1.溶液中Pb2+、Cu2+的存在会降低复合吸附剂对Cd2+的吸附量,且Cd2+受Cu2+的影响较大.吸附饱和的钢渣-蒙脱石颗粒材料用1 mol·L-1的氯化钠溶液再生效果好.     

动态膜-生物反应器中新型预涂剂的抗污染特性研究

对动态膜技术中的预涂剂进行了拓展研究,通过聚乙烯醇(PVA)与戊二醛(GA)的乳化交联制备新型预涂剂——PVA微球,分析交联反应机理,并通过PVA微球对产生膜污染主要物质EPS的吸附实验分析其抗污染特性.结果表明,乳化交联过程中主要发生的是半缩醛反应,PVA胶团的羟基数量实质上没有大量减少,PVA微球仍然保持良好的亲水性能,而且其表面呈现的电负性能够对活性污泥絮体产生静电排斥作用, PVA微球对活性污泥中蛋白质和多糖的吸附率稳定且较低,分别为0 .543 mg·g^-1和0 .694 mg·g^-1,从微观上延缓了膜污染.预涂液中微球的粒径在1 .14 μm左右,其不同浓度的Zeta电位都小于-39 mV,具有良好的稳定性,能够快速稳定地沉积在多孔底膜的表面和孔道内壁上,试验中采用SEM分析了PVA微球及其在工业滤布内部纤维丝上形成动态膜的表观形貌.     

土壤重金属钝化修复剂生物炭对镉的吸附特性研究

目前以生物炭为代表的生物质对重金属的吸附表现出良好的应用前景.为确定生物炭对溶液中镉的吸附性能,选用由棉花秸秆制备的生物炭,研究吸附等温线、吸附动力学以及温度、pH和离子强度等对生物炭吸附Cd2+的影响.研究表明,生物炭对Cd2+的吸附可以用Freundlich等温线较好地拟合,在不同温度下其饱和吸附量分别为9.738 mg.g-1(288.15 K)、10.14 mg.g-1(298.15 K)、10.40 mg.g-1(308.15 K)和10.71 mg.g-1(318.15 K),热力学参数表明生物炭吸附Cd2+的过程是自发的吸热过程;吸附动力学过程符合二级动力学模型,在40 min即可达到平衡;pH对生物炭吸附Cd2+的影响较大,在pH2～8范围时,生物炭对Cd2+的吸附量随pH的增加先上升后下降;生物炭对Cd2+的吸附量随着溶液离子强度的增大呈降低趋势.该项研究可为生物炭在土壤重金属污染修复中的应用提供一定的理论基础.     

嗜麦芽窄食单胞菌对铜镉的吸附特性与离子交换

研究了投菌量、金属浓度和戊二醛浓度对嗜麦芽窄食单胞菌吸附水体中Cu2+和Cd2+特性的影响,分析了重金属生物吸附、NO3-去除与菌体离子释放的关联,从离子吸附、交换、转化与释放的角度探讨了重金属生物吸附机制.结果表明嗜麦芽窄食单胞菌对Cu2+和Cd2+吸附性能良好,0.2 g·L-1干重菌体处理浓度为0.05 mmol·L-1的Cu(NO3)2和Cd(NO3)2溶液120 min后,Cu2+和Cd2+的吸附率分别达96.3%和83.9%.菌体对Cu(NO3)2和Cd(NO3)2溶液的吸附过程存在Cu2+和Cd2+的表面吸附与胞内运输、NO3-胞内积累、NO3-还原为NO2-等行为,而且Cu2+和Cd2+的胞内运输、NO3-积累和还原需要消耗能量,并会促进Cl-、PO43-、SO42-、Na+、NH4+、K+和Ca2+等离子的释放.红外光谱分析表明菌体酰胺基、羟基与羧基均参与了Cu2+和Cd2+的吸附.X-光电子能谱分析显示吸附后Cu2+和Cd2+的价态不发生变化.     

改性明矾浆吸附剂的制备及其除镉性能研究

以明矾生产中产生的废弃物明矾浆为原材料,采用热酸改性、热碱改性、焙烧改性和巯基化改性4种方法进行活化处理,得到新型除镉(Cd)吸附剂.同时,考察了Cd2+初始浓度、pH值和吸附剂投加量对改性明矾浆吸附去除Cd2+的影响,并采用扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、用红外光谱(IR)等仪器对吸附剂进行表征.结果表明,热碱改性明矾浆具有较好的吸附Cd2+的性能,其饱和吸附量为5.41mg·g-1,而原明矾浆的饱和吸附量仅为0.40mg·g-1;热酸改性、焙烧改性和巯基化改性3种明矾浆对Cd2+的吸附性能与原明矾浆相比没有显著差异.改性明矾浆对Cd2+的吸附规律符合Langmuir等温方程式,其吸附机制主要为表面吸附.溶液pH值会显著影响改性明矾浆对Cd2+的吸附量和吸附率.综合而言,在pH≥7时,热碱改性明矾浆具有较好的去除Cd2+能力.     

碱熔联合水热改性生物质电厂灰高效吸附多种重金属离子

以生物质电厂灰(biofuel ash, BFA)为原料,采用碱熔联合水热技术对BFA进行改性,制备地质聚合物-沸石复合材料,利用SEM、XRD、FTIR等技术对改性前后的BFA进行表征,并研究了改性BFA(MBFA)对Cd2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+离子的吸附性能。结果表明:MBFA的比表面积、孔体积显著提高;拟一级和拟二级动力学模型均能较好地描述MBFA对Cd2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+的吸附过程(R2>0.9375),说明同时存在物理、化学吸附;温度为298 K时,Langmuir方程和Freundlich方程对Cd2+、Zn2+、Cu2+吸附等温线均达到较好的拟合度(0.9223Cu2+>Cd2+>Zn2+。     

锰印迹半胱氨酸-壳聚糖对低浓度Mn~(2+)的选择性吸附

以滴液成球法制备的壳聚糖凝胶球为基体,依次通过Mn2+印迹,交联和半胱氨酸接枝合成了Cys-Mn-CCTS-1、Cys-MnCCTS-2 2种吸附树脂,通过SEM扫描、FTIR光谱对材料的结构进行了表征,并进行了低浓度Mn2+的静态吸附实验。研究表明,两种吸附材料对Mn2+去除率均达到70%;在干扰离子Ca2+和Mg2+总浓度达到200 mg/L时,Cys-Mn-CCTS-2对Mn2+的去除效率仍达到71.7%,表现出了一定的抗干扰能力;当Co2+、Mn2+共存时,Cys-Mn-CCTS-1和Cys-Mn-CCTS-2对Mn2+的吸附容量随Co2+浓度增大而减小,Co2+对后者影响相对更大。     

纳米二氧化锰的制备及其对Cd~(2+)的吸附研究

采用微乳液还原法,用甲苯还原KMnO4制备了纳米MnO2。采用傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法对所制纳米MnO2进行了表征。研究表明:所得纳米MnO2为球型颗粒,其粒径范围为50～70 nm,比表面积大,表面存在大量活性-OH基团,高温煅烧使纳米MnO2从无定型向α晶型转变。以水体中Cd2+为目标污染物,通过吸附实验,研究表明溶液pH、煅烧温度、初始浓度对吸附效果有显著影响。pH=6时,300℃煅烧的MnO2吸附Cd2+效果较好,去除率达99.36%。,符合Langmuir模型。     

碱热-酸热法合成二氧化钛-钛酸纳米管复合纳米材料对Cd(Ⅱ)和苯酚的同步去除

以P25型Ti O2为原料,经碱热和酸热反应合成了Ti O2/TNTs复合纳米材料,该材料皆具钛酸纳米管(TNTs)和Ti O2晶相.Cd(Ⅱ)在Ti O2/TNTs上的吸附动力学过程很快,30 min即可达到吸附平衡,此外,Langmuir等温模型拟合所得最大吸附量达120.34 mg·g-1,其主要吸附机制为Cd2+与复合材料中TNTs层间Na+/H+的离子交换.Ti O2/TNTs对苯酚的吸附量较低(0.36 mg·g-1),因此光催化反应以实现苯酚的降解是必需的.构建的吸附-光催化系统可实现Cd(Ⅱ)和苯酚的同步有效去除,180 min时二者的去除率分别可达到99.6%和99.7%.Cd(Ⅱ)的去除源于暗室下复合材料中TNTs相的吸附,而苯酚的去除在于后续复合材料中Ti O2相的光催化.Cd(Ⅱ)的共存可提高苯酚的光催化降解效率,原因在于Cd(Ⅱ)吸附进入材料层间后有助于材料光催化性能的提升.共存Na+对Cd(Ⅱ)和苯酚在Ti O2/TNTs上的同步去除影响极小;而共存Ca2+由于竞争吸附和促进材料团聚的原因,会轻微抑制Cd(Ⅱ)在Ti O2/TNTs上的吸附,但对苯酚的光催化降解影响较小.此外,Ti O2/TNTs可有效循环利用,经HNO3解吸和Na OH再生后,3次循环后材料对Cd(Ⅱ)和苯酚的去除率依然可达91.7%和98.1%.该研究提供了一种合成皆具吸附和光催化性能的钛系材料的方法,对于应用纳米材料实现水体环境中重金属和有机物的同时去除具有一定的借鉴意义.