Fe3O4@SiO2-Chitosan的制备及其对水中Cu2+的吸附效能研究

以SiO_2包覆Fe_3O_4,戊二醛为交联剂,交联壳聚糖(Chitosan, CTS),制得Fe_3O_4@SiO_2-Chitosan复合磁性纳米粒子.以Fe_3O_4和Fe_3O_4@SiO_2为对照,采用X射线衍射、透射电镜和傅立叶红外光谱对其进行表征分析,并测定了投加量、pH值、吸附时间和温度等因素对Cu~(2+)吸附效果的影响,从动力学、热力学以及再生回用性能评价等方面对其吸附性能进行了探究.结果表明Fe_3O_4@SiO_2-Chitosan对Cu~(2+)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir模型,为自发、放热、优惠型的单分子层化学吸附.在pH为6.0, 298 K下达到最大吸附量154.8 mg·g~(-1),吸附解吸4次后吸附容量变化不大,说明Fe_3O_4@SiO_2-Chitosan具有较高的吸附容量,可作为处理含铜废水和回收铜的高效吸附剂.     

改性海藻酸钠微球对Pb2+吸附性能的研究

文章以海藻酸钠(SA)为原料,与羧基化微晶纤维素(CCN)、四氧化三铁(Fe_3O_4)进行溶液共混,采用化学沉淀法制备出Fe_3O_4@CCN/SA复合微球。以硝酸铅溶液为研究对象,探讨了初始浓度、pH、吸附时间对吸附性能的影响。结果表明:Pb~(2+)浓度为1 000mg/L,pH=5,吸附时间为6 h时,饱和吸附量最大为184.2 mg/g。吸附符合Langmuir等温线模拟和拟二级反应动力学模型。该磁性微球使用盐酸解析脱附,重复使用第6次饱和吸附量仍高达165.5 mg/g,说明Fe_3O_4@CCN/SA磁性微球具有良好的再生使用性能。     

磁性壳聚糖的制备及吸附靛蓝胭脂红的性能评价

采用水热法制得磁性Fe_3O_4,利用巯基乙酸(TGA)修饰Fe_3O_4(Fe_3O_4-SH),戊二醛(GLA)为交联剂使壳聚糖(CS)与Fe_3O_4-SH进行化学交联,制备磁性壳聚糖(Fe_3O_4-SH/CS)。以靛蓝胭脂红为吸附对象,研究接触时间、pH值、温度及染料初始浓度对Fe_3O_4-SH/CS吸附靛蓝胭脂红的影响。结果表明,pH值为3,Fe_3O_4-SH/CS对靛蓝胭脂红溶液的最大吸附量可达到531 mg/g。等温吸附数据与Freundlich等温吸附模型拟合良好,吸附动力学数据符合拟二级动力学模型。Fe_3O_4-SH/CS对靛蓝胭脂红水溶液具有很高的去除率。     

污泥-稻壳混烧灰对Pb(Ⅱ)吸附性能的研究

稻壳与污泥协同焚烧是一种富有前景的污泥能源化措施,污泥稻壳混烧灰是一种被忽视的资源。该文旨在探究污泥稻壳混烧灰在高浓度含铅废水处理中的应用潜力,分析了不同污泥和稻壳配比混烧灰的基本理化性质,研究了不同p H和不同Pb~(2+)初始浓度下混烧灰对Pb~(2+)的吸附特性,并初步探究该吸附过程的动力学和吸附机理。结果表明混烧灰对Pb~(2+)的吸附容量可媲美其它经过复杂改性处理的灰渣;在燃烧温度900℃时,污泥掺量60%、稻壳掺量40%制备的混烧灰吸附性能最好,在p H为5,初始Pb~(2+)浓度低于400 mg/L时混烧灰对Pb~(2+)的去除率高于90%;相较于Freundlich等温吸附模型,Langmuir等温吸附模型的拟合结果更好,拟合最大吸附量为108.7mg/g;动力学研究发现混烧灰对Pb~(2+)的吸附行为主要发生在5 h以内。混烧灰对Pb~(2+)去除的主要原因是混烧灰中无定形二氧化硅微水解形成硅醇对Pb~(2+)的作用,无定形二氧化硅表面存在孤立羟基和成对羟基导致了2种吸附产物Pb_2SiO_4和PbSiO_3·xH_2O存在。     

介孔铁锰双金属氧化物对Pb2+的吸附及其机理研究

采用高温热解金属草酸盐的方法制备了介孔铁锰双金属氧化物(MFMBO),通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(HRTEM)和比表面测定仪等表征,证实合成的材料为类蠕虫状的介孔结构,比表面积为218.68 m~2·g~(-1).MFMBO对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温曲线符合Langmuir模型,热力学参数表明对Pb~(2+)的吸附过程是非自发和吸热的.实验条件下最大吸附量为250mg·g~(-1),吸附性能优于大多无机吸附剂.傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等分析结果表明MFMBO对Pb~(2+)的吸附机理主要为Pb~(2+)对MFMBO表面羟基中H~+的替换,从而形成内层表面络合物.     

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。     

结构可控磁性Co_xCu_(1-x)Fe_2O_4对水中五氯苯酚的吸附研究

该文采用溶剂热法合成了不同微结构特性的磁性Co_xCu_(1-x)Fe_2O_4纳米吸附剂,通过透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、BET比表面积仪、磁强计等手段研究了材料的特性,并将此应用于水中五氯苯酚的吸附。结果表明,Co_xCu_(1-x)Fe_2O_4具有良好的吸附能力和磁性能。最合适的调控制备条件是Co含量(x)为0.5,处理温度为200℃。吸附剂对五氯苯酚的吸附符合Langergren一级动力学模型,平衡吸附量为21.55 mg/g;吸附等温线符合Freundlich模型。此外,Co_xCu_(1-x)Fe_2O_4具有良好磁性,容易回收,经O_3再生处理,可重复使用。     

磁性羟基磷灰石/生物炭复合材料的制备及对Pb2+的吸附性能

制备了一种磁性羟基磷灰石/生物炭复合材料(HAP/γ-Fe_2O_3/BC)并对其吸附Pb~(2+)的动力学及热力学特性和固液分离回收性能进行了研究.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等对复合前后的材料进行微观结构表征与分析,利用振动样品磁强计(VSM)研究样品的磁化性能.通过参数计算获得吸附方程与热力学性质.结果表明:羟基磷灰石和γ-Fe_2O_3微粒均负载到生物炭上.相对于BC,复合后的HAP/γ-Fe_2O_3/BC对Pb~(2+)的吸附性能明显提高,并具有良好的磁分离能力.pH值对Pb~(2+)的吸附影响较大,最佳pH值为4.0～5.0.当吸附剂投加量为1 g·L~(-1)、pH值为5、Pb~(2+)的初始浓度为100 mg·L~(-1)时,HAP/γ-Fe_2O_3/BC对Pb~(2+)的去除率达到99%.吸附等温方程和动力学方程的拟合结果分别符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型,热力学参数△G0、△H0,是自发吸热的单分子层化学吸附过程.吸附机制主要包括溶解-沉淀作用、离子交换及复合材料表面含氧官能团的络合作用.HAP/γ-Fe_2O_3/BC复合材料在外加磁场的作用下具有良好的分离回收和循环利用性能,是一种潜在的Pb~(2+)高效吸附材料.     

聚合多巴胺包覆的磁性微球吸附Cr(Ⅵ)

用聚合多巴胺(PDA)包覆溶剂热法制备Fe_3O_4磁性微球,得到Fe_3O_4@PDA复合材料,并采用红外光谱、扫描电镜、透射电镜对复合材料进行表征。同时,对Fe_3O_4@PDA吸附溶液中六价铬(Cr(Ⅵ))的性能进行研究,考察了溶液pH对其吸附性能的影响。结果表明:Fe_3O_4@PDA在溶液pH为3.0时对Cr(Ⅵ)有较好的吸附性能,其吸附动力学数据符合伪二级动力学方程,等温吸附符合Langmuir吸附模型,最大吸附容量达到108.8 mg/g,热力学实验计算出的吉布斯自由能为负值,表明Cr(Ⅵ)在Fe_3O_4@PDA的吸附为自发过程。     

4A分子筛去除水中Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+性能和机理

文章通过采用SEM、XRD、FTIR分析4A分子筛吸附重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)前后形貌和结构的变化,探讨了这4种重金属离子在4A分子筛上的吸附性能和机制。研究结果表明:4A分子筛吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)后,分子筛的形貌和结构未发生改变,吸附Zn~(2+)和Cu~(2+)后,4A分子筛表面有氢氧化物沉淀附着;吸附Cu~(2+)后,4A分子筛的XRD特征衍射峰消失,表明其晶相结构发生了改变,转化为无定形,此外,属于4A分子筛骨架的部分红外特征吸收峰减弱至几乎消失;Pb~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)在4A分子筛上的吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量分别为2.818、2.514、2.317、1.877 mmol/g,而拟二级动力学吸附速率常数Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)。4A分子筛对Pb~(2+)和Cd~(2+)的去除机理主要为离子交换吸附和表面沉淀,对Cu~(2+)和Zn~(2+)的去除则既有离子交换吸附和表面沉淀作用,又有化学沉淀作用。     

常规金属离子对Fe3O4磁性纳米颗粒悬浮和沉降的影响

水体中的有机质、无机盐及酸碱度是影响纳米材料迁移转化的主要因素.考察了Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Sr~(2+)和Ba~(2+)对Fe_3O_4磁性纳米材料(Magnetic Nanoparticles,MNPs)的沉降作用.结果表明,Fe_3O_4MNPs的沉降作用是水体pH、金属离子化合价、离子强度共同影响的结果.整体上,碱土金属离子较Na~+更能加速Fe_3O_4MNPs的沉降.当pH为5.0时,浓度低于1.0 mmol·L~(-1)的Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)有助于Fe_3O_4MNPs的悬浮;当浓度大于1.0 mmol·L~(-1)时,较强的离子强度促使Fe_3O_4MNPs团聚,发生沉降.当pH为9.0时,碱土金属离子较Na~+更能促使Fe_3O_4MNPs聚沉.因此,纳米颗粒在水体中的扩散和聚沉需要综合考虑金属离子种类和浓度.     

铜在壳核结构磁性颗粒上的吸附:效能与表面性质的关系

为了揭示吸附剂的吸附效能与其组成、结构及表面性质之间的关系,本研究对两种壳核结构磁性颗粒Fe_3O_4/Mn O2与Fe-Mn/Mn O2的形貌特征、表面性质进行了系统表征,并对铜在磁性颗粒表面的吸附行为与机制进行了详细研究.表征结果表明磁核Fe_3O_4与Fe-Mn具有相似的尖晶石类晶体结构,包覆Mn O2后,晶体结构均未发生明显变化.但Mn的引入,增强了磁核与外壳间的结合作用,Fe-Mn比Fe_3O_4包覆MnO_2的量更多、更均匀,进而使Fe-Mn/Mn O2具有更高的比表面积与更低的等电点.吸附实验结果表明,Fe-Mn的最大铜吸附容量33.7 mg·g-1(pH 5.5)高于Fe_3O_4的17.5 mg·g-1(pH 5.5);包覆MnO_2以后,铜吸附性能显著增强,Fe-Mn/MnO_2最大铜吸附容量升高至58.2 mg·g-1(p H 5.5),为Fe_3O_4/MnO_2的2.6倍,且优于多数文献报道的磁性吸附剂.机制研究表明铜在Fe_3O_4/Mn O2与Fe-Mn/MnO_2的表面发生了特性吸附,形成了内层表面络合物.综上所述,磁性颗粒的吸附效能与其组成成分、形貌结构及表面性质之间具有显著的相关性.     

磁性核壳CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO复合材料的制备及其吸附U(Ⅵ)性能研究

通过化学合成法制备了磁性核壳CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO复合材料,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对其进行了表征,研究了溶液pH、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度和温度等参数对U(Ⅵ)吸附性能的影响.实验结果表明:在c0=0.2mg·L~(-1)、pH=6.00±0.05、T=298.15 K、m=0.02 g和t=8 h的条件下,CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO对U(Ⅵ)的吸附作用最强,吸附率达到了97.54%;CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO吸附U(Ⅵ)是一个自发进行的吸热反应,U(Ⅵ)吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型;CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO复合材料具有良好的可循环使用性,循环使用5次后它对U(Ⅵ)的吸附容量没有明显下降,可重复使用.     

基于聚合多巴胺的磁性碳材料的制备及其对甲基绿的吸附

以聚合多巴胺为碳源制备碳材料包覆的磁性纳米颗粒.通过多巴胺的自聚合反应将其包覆在Fe_3O_4纳米颗粒上,在氩气保护下高温灼烧得Fe_3O_4@C复合材料.包覆碳材料后,Fe_3O_4颗粒的稳定性和分散性提高.使用扫描电镜、透射电镜、红外光谱和振动磁强计对材料进行了表征.结果表明成功地制备了核壳结构的Fe_3O_4@C复合材料.用甲基绿来考察Fe_3O_4@C的吸附性能.研究表明,溶液pH对甲基绿的吸附有显著的影响,随溶液pH的升高,甲基绿的吸附容量显著增大.用朗格缪尔吸附等温模型拟合出在纯水、湖水和自来水中Fe_3O_4@C对甲基绿的最大吸附容量分别为490.1、442.5和389.1 mg·g~(-1).热力学研究计算出吸附的吉布斯自由能为负值,说明吸附是自发过程.动力学研究表明甲基绿在Fe_3O_4@C上的吸附过程符合拟二级反应动力学方程,吸附速率较快.     

双功能介孔吸附材料的制备及其同时吸附废水中Cd2+和Cr2O72-的研究

采用直接法和后嫁接法成功制备出骨架掺杂Al原子,孔道表面接枝大位阻含胺基基团的双功能介孔硅基吸附材料.采用SAXRD、TEM、FTIR、NH3-TPD等手段对合成材料进行表征,结果表明合成的双功能AN-SBA-15具有有序的二维六方介孔结构,孔道表面的Al-OH与胺基不会发生自发复合反应.对模拟废水中Cd~(2+)和Cr_2O_7~(2-)的同时吸附去除实验研究表明AN-SBA-15具备同时吸附废水中Cd~(2+)和Cr_2O_7~(2-)离子的能力,吸附最佳pH值为5.0,吸附在40 min就达到平衡.AN-SBA-15对Cd~(2+)和Cr_2O_7~(2-)离子的吸附符合Langmuir模型,属于单层吸附.由Langmuir模型拟合出的AN-SBA-15对Cd~(2+)和Cr_2O_7~(2-)离子的最大吸附容量分别为125.9 mg·g~(-1)和156.5 mg·g~(-1).此外AN-SBA-15具备良好的脱附再生能力.     

磁性MZF@SiO2对水中Pb(Ⅱ)的吸附

为提高吸附剂固液分离性能,以锰锌铁氧体Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4为磁核,利用正硅酸乙酯水解制备了核壳结构磁性吸附剂Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4@SiO_2(MZF@SiO_2),以水中重金属Pb(Ⅱ)作为探针分子,研究了其吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学,并通过Zeta电位、FT-IR红外光谱及X射线光电子能谱,对吸附机理进行了研究.结果表明,吸附动力学数据符合准二级动力学模型,Freundlich方程能更好地描述吸附等温行为;MZF@SiO_2对Pb(Ⅱ)的吸附为自发吸热过程,MZF@SiO_2对Pb(Ⅱ)的吸附机理为静电作用、阳离子交换和配位作用.MZF@SiO_2可采用0.01 mol·L-1硝酸进行再生.     

四氧化三铁改性沸石改良底泥对水中磷酸盐的吸附作用

研究了四氧化三铁(Fe_3O_4)改性沸石改良底泥对水中磷酸盐的吸附特征,并通过形态分级提取法研究了改良底泥中Fe_3O_4改性沸石吸附磷后的形态分布特征.结果表明,与准一级和准二级动力学模型相比,Elovich模型更适合用于描述未改良和改良底泥对水中磷酸盐的吸附动力学过程.未改良和改良底泥对水中磷酸盐的等温吸附实验数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevic模型进行描述.未改良和改良底泥对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而下降,且水中共存的阳离子会促进底泥对磷酸盐的吸附,促进作用的大小排序为Ca~(2+) Mg~(2+) K~+,而水中共存的HCO_3~-会抑制底泥对磷酸盐的吸附.未改良和改良底泥吸附水中磷酸盐的机制包括静电吸引作用和配位体交换作用,而改良底泥中Fe_3O_4改性沸石则主要依靠配位体交换作用吸附去除水中的磷酸盐.改良底泥对水中磷酸盐的吸附能力明显优于未改良底泥,并且前者的磷释放风险低于后者.改良底泥中Fe_3O_4改性沸石吸附磷酸盐后将近49. 4%的磷会以潜在可移动态磷形式存在,需要及时采用外加磁场作用将Fe_3O_4改性沸石从底泥中移出,以消除Fe_3O_4改性沸石上磷发生再次释放的风险.以上的研究结果初步显示,Fe_3O_4改性沸石适合作为一种底泥改良剂用于河道内源磷释放的控制.     

磁性高分子复合水凝胶的制备及其对水中铜离子的吸附性能

以海藻酸钠和聚乙烯醇为骨架负载磁性纳米Fe_3O_4颗粒合成了两种磁性高分子复合水凝胶材料:一种是以Ca~(2+)交联制备的磁性海藻酸钙单网络水凝胶(SAPFe),另一种是以海藻酸钙和聚乙烯醇经循环冷冻解冻制成的磁性双网络水凝胶(DAPFe).利用SEM、FTIR、BET对合成的材料进行表征,并研究了SAPFe和DAPFe对Cu~(2+)的吸附性能.结果表明,DAPFe比表面积达89.01 m~2·g~(-1),平均孔径为2.2 nm,DAPFe比SAPFe具有更低的含水率、更高的交联程度、更发达的孔隙结构和更高的比表面积.DAPFe对Cu~(2+)的最大吸附量可达207.01 mg·g~(-1),远大于SAPFe(173.01 mg·g~(-1)).SAPFe和DAPFe对Cu~(2+)的吸附等温线均符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级吸附动力学模型.通过分析SAPFe和DAPFe吸附Cu~(2+)前后官能团的变化,发现磁性高分子复合水凝胶具有丰富的羧基和羟基功能性官能团,并通过与Cu~(2+)产生螯合作用实现去除.     

土壤芽孢杆菌产胞外聚合物对Pb~(2+)吸附特性研究

根据与细菌菌体结合的紧密程度,胞外聚合物(EPS)可以分为粘液层EPS(S-EPS)、松散附着EPS(LB-EPS)、紧密附着EPS(TB-EPS),以土壤芽孢杆菌作为实验菌株,研究了各层EPS在不同温度、pH值条件下对Pb~(2+)的吸附特性,建立了EPS的吸附动力学模型和吸附等温线模型,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察各层EPS吸附Pb~(2+)前后的表观形态的变化.当吸附温度为35℃、pH值为5.5时,S-EPS、LB-EPS、TB-EPS对Pb~(2+)的吸附量分别为91.35、100.61和90.28mg/g,表明LB-EPS对Pb~(2+)的吸附能力更强.各层EPS吸附Pb~(2+)的吸附动力学模型和吸附等温线模型均符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,表明吸附过程分别受化学吸附机理控制和单分子层吸附控制,并通过Langmuir模型计算得到,S-EPS、LB-EPS、TB-EPS对Pb~(2+)的最大吸附量分别为124.224、127.389和119.760mg/g.同时,扫描电镜结果表明吸附前后各层EPS表观形态均差异明显,其中LB-EPS呈肺泡状,具有更大的比表面积,因此更多的Pb~(2+)吸附在其表面.     

磁性氧化石墨烯/壳聚糖制备及其对磺胺嘧啶吸附性能研究

采用一步溶剂热法制备磁性氧化石墨烯/壳聚糖三元复合材料(GO/CS/Fe_3O_4).复合材料的表征结果显示,GO/CS/Fe_3O_4含有丰富含氧官能团,氧化石墨烯片层上均匀负载四氧化三铁磁性粒子,分散到水中的磁性复合材料在外加磁场的作用下,具有良好的磁分离效果.选择磺胺嘧啶为目标污染物考察复合材料吸附性能.结果表明,吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,在295、303、313 K温度下最大吸附量分别为53.30、60.56、79.23 mg·g~(-1),吸附热力学参数表明GO/CS/Fe_3O_4对磺胺嘧啶的吸附是以物理吸附为主的自发吸热反应.通过不同pH条件下吸附量和Zeta电位分析吸附机理,证明π-π电子共轭效应及静电吸附是复合材料吸附磺胺嘧啶过程中的主导作用力.