介孔炭干凝胶对孔雀石绿的吸附性能研究

以间苯二酚和甲醛为原料,采用溶胶-凝胶法,通过调整碱性催化剂碳酸钠用量,制备了一系列介孔丰富的炭干凝胶吸附剂.主要考察了介孔炭干凝胶对染料孔雀石绿的吸附性能,并进行了孔结构、表面形貌和官能团的分析.结果表明,催化剂用量不同的介孔炭干凝胶具有不同的粒径和孔径,当间苯二酚与碳酸钠的物质的量比为1000∶1时,制得的吸附剂比表面积和介孔最丰富,且其对孔雀石绿的吸附量最大.同时,介孔炭干凝胶的用量、吸附时间和温度对吸附容量均有一定的影响,吸附过程符合伪二阶动力学模型和Langmuir等温模型,最大吸附量为208.33 mg·g~(-1);吸附过程是自发的吸热反应.介孔炭干凝胶对孔雀石绿的主要吸附机理是染料分子与羟基和羧基等官能团之间存在静电作用、氢键作用及范德华力作用.     

功能性介孔分子筛用于环境水体净化的研究

采用中性模板途径合成了介孔分子筛ＨＭＳ，并通过化学修饰手段在其孔内壁上接枝了γ－氯丙基三乙氧基硅烷，得到功能化的介孔分子筛ＣＰＳ－ＨＭＳ。考察了ＣＰＳ－ＨＭＳ对水体中三氯甲烷和苯酚的吸附性能。结果表明，其最大吸附容量分别为１９６ｍｇ／ｇ和１４８ｍｇ／ｇ，去除率高达９７％和９４％；和ＰＨ值对吸附量的影响不很显著；动态穿透曲线表明在ＣＰＳ－ＨＭＳ上的吸附为扩散控制。     

以高岭土为原料合成高稳定性介孔分子筛

以廉价的高岭土和硅酸钠为硅源,用水热法合成了介孔分子筛。采用X射线粉末衍射、Fourier变换红外光谱、热分析、N2物理吸附、扫描电子显微镜和透射电子显微镜埘样品进行了表征,同时研究了样品的热稳定性和水热稳定性。结果表明：长程有序的介孔分子筛平均孔径约为2．75nm：经900℃焙烧3h或100℃水热处理6d,样品的介孔结构不被破坏,说明样品具有高的热稳定性和水热稳定性。     

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。     

微波合成介孔材料及其对Hg(Ⅱ)吸附性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,蒙脱土作为硅源,采用微波辐射晶化法合成了有序介孔材料;通过X射线衍射、透射电子显微镜、Fourier变换红外光谱和比表面积孔径等测试手段对所合成的材料进行了表征,考察了所合成材料对水中重金属离子Hg(Ⅱ)的吸附性能。实验表明:所合成材料结构与介孔材料MCM-41基本一致;比表面积为510.5m2 g-1,平均孔径为2.8nm;所合成材料对水中重金属离子Hg(Ⅱ)具有较高吸附性能。     

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%。     

壳聚糖/二氧化钛复合物的制备与吸附研究

通过溶胶-凝胶法制备了有序多孔的TiO_2材料。通过共混、反相悬浮、交联制备了壳聚糖/二氧化钛(CHS/TiO_2)复合材料,研究了制备材料的吸附性能。结果显示,复合材料的吸附性能优于TiO_2和壳聚糖的吸附性能。比表面积(BET)分析表明,复合材料的比表面积稍大于TiO_2的比表面积,且所制备的材料为介孔分布材料。     

改性介孔碳对饮用水中3种指标吸附性能分析

为探究改性介孔碳对饮用水中污染物的去除效果,利用氯化铁和氧化锰分别对介孔碳进行改性,对硫化物、二氯乙酸和大肠杆菌这3种指标的去除效能和时间、吸附剂投加量等影响因素进行了研究。结果表明除C-Mn O复合材料对单一硫化物的吸附量低于介孔碳外,在各种不同条件下改性材料均比介孔碳的吸附能力有一定提高。此外,对于硫化物、二氯乙酸和大肠杆菌的混合污染物,C-Fe复合材料和C-Mn O复合材料对硫化物的去除率在介孔碳98.6%基础上增加至99.98%和99.73%;C-Fe复合材料和C-Mn O复合材料对二氯乙酸去除率在介孔碳43.62%基础上分别提升到45.37%和44.92%;介孔碳能吸附90%的大肠杆菌,改性材料对大肠杆菌的吸附能力略有提升,均从90%升至95%,改性介孔碳去除污染物优势明显。     

新型净水材料的吸附特性研究

采用高效液相色谱分析微污染水原水、新型材料吸附后出水及活性炭吸附后出水的特征，对比新型材料及活性炭对微污染水中不同分子量的有机物的吸附效果，以此间接反映两种材料的孔径分布特点，分析两种材料的不同吸附特性，并讨论新型净水材料的吸附机理。     

Ti-MCM-41的微波水热法合成、表征及其催化氧化性质研究

本研究利用微波水热法合成Ti-MCM-41,并采用XRD、FTIR、BET、XPS及TEM等技术对材料进行表征.同时,使用甲基橙溶液作为光催化氧化的对象,对光催化剂的氧化性能进行考察.实验结果表明:利用微波水热法合成Ti-MCM-41,可将合成时间缩短至3 h,能够大大缩减反应时间并节省能源.通过在MCM-41多孔结构中掺杂钛,可明显提高其光催化活性.在酸性溶液中,Ti-MCM-41的催化氧化效率较高.XRD、FTIR、BET、XPS及TEM等表征结果表明,钛成功地掺入到了MCM-41中,并未破坏其多孔有序的结构,Ti-MCM-41同时兼具介孔材料的高比表面积和二氧化钛的光催化性能,有利于在环境污染修复上的应用.     

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.     

Functionalized CMK-3 mesoporous carbon with 2-amino-5-mercapto-1,3,4-thiadiazole for Hg(II) removal from aqueous media

Ordered mesoporous carbon（CMK-3） was synthesized and functionalized with 2-amino-5-mercapto-1,3,4-thiadiazole groups（AMT-OCMK-3） for Hg（Ⅱ） removal from aqueous solution. The modified CMK-3 was characterized by X-ray diffraction, N2adsorption-desorption isotherm, scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The effects of solution pH, contact time, initial Hg（Ⅱ） concentration and matrix effect were studied. The adsorption data were successfully fitted with the Langmuir model, exhibiting high adsorption capacity of 450.45 mg/g of AMT-OCMK-3. In the solid-phase extraction system a series of experimental parameters such as sample flow rate, sample volume,eluent volume and concentration of the eluent solution have been investigated and established for preconcentration of Hg（Ⅱ） in aqueous solution. The results showed that the enrichment factor for Hg（Ⅱ） was 250, the precision（relative standard deviation（RSD）, %） for six replicate measurements was 2.05% and the limit of detection for Hg（Ⅱ） was achieved at0.17 μg/L.     

介孔氮化碳对水中全氟辛烷磺酸的吸附去除研究

以SBA-15为模板、四氯化碳和乙二胺为前驱体,通过聚合反应制备了介孔氮化碳(Mesoporous Carbon Nitride,MCN).同时,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和元素分析等手段对MCN进行了表征分析,并考察了MCN对水中全氟辛烷磺酸(PFOS)的吸附性能.结果表明,MCN吸附PFOS的过程符合准二级动力学模型,其吸附行为遵循Langmuir等温线模型;MCN吸附去除PFOS的效率受溶液pH值、溶液温度及共存离子等因素的影响,其中,溶液pH值的影响最为显著,当溶液pH值分别为2.2和10.6时,MCN对PFOS的去除率分别为98.15%和5.59%;吸附PFOS饱和后的MCN可以用0.1 mol·L-1NaOH溶液进行解吸,经5次循环/再生后的MCN对PFOS的去除率仍在95%以上.与介孔碳(CMK-3)和活性炭(AC)相比,MCN对PFOS显示出更优越的吸附能力.     

氯化十六烷基吡啶改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)对活性炭进行了改性,并通过实验考察了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用.结果表明,CPC改性活性炭对水中的硝酸盐具备较好的吸附能力.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力明显高于未改性的活性炭.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着CPC负载量的增加而增加.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附动力学满足准二级动力学模型.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附平衡数据可以较好地采用Langmuir等温吸附模型加以描述.根据Langmuir等温吸附方程,CPC负载量(以活性炭计)为444 mmol·kg-1的改性活性炭对水中硝酸盐的最大单位吸附量为16.1 mg·g-1.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着pH的增加而降低.水中共存的氯离子、硫酸根离子和碳酸氢根离子会抑制CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附.升高反应温度略微降低了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力.采用1 mol·L-1的NaCl溶液可以使95%左右吸附到CPC改性活性炭上的硝酸盐解吸下来.CPC改性活性炭吸附水中硝酸盐的主要机制是阴离子交换和静电吸引作用.上述实验结果说明,CPC改性活性炭适合作为一种吸附剂用于去除水中的硝酸盐.     

碳基吸附剂对典型有机防晒剂二苯甲酮-3的吸附性能及热力学研究

针对环境水体中药物及个人护理用品(PPCPs)的污染问题,选择在环境水体中存在的有机紫外防晒剂二苯甲酮-3(BP-3)作为典型污染物,以颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)和碳纳米管(CNT)作为吸附剂,考察吸附剂对BP-3的吸附性能、吸附特性和吸附热力学.结果表明:吸附性碳材料对BP-3具有良好的吸附性能,3种碳材料的最大吸附容量排列为:PACGACCNT,其中,PAC的单层最大吸附容量为450.36mg·g-1.Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附等温线方程能够较好地拟合吸附数据,Langmuir吸附等温线方程对PAC的吸附拟合效果较好,而对粒径较大的吸附剂(GAC、CNT)的拟合效果不理想.PAC、GAC的吸附过程可以采用一级动力学或者二级动力学模型拟合,而CNT适合采用一级动力学模型来描述.吸附热力学分析表明,PAC、GAC和CNT对BP-3的吸附过程都是自发进行的,其中,PAC和GAC的吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附反应的进行;而CNT的吸附过程是放热的.     

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.     

磁性树脂预处理对粉末活性炭吸附水中卡马西平的影响

通过磁性树脂预处理,来提高粉末活性炭(PAC)应对水源水中突发以卡马西平(CBZ)为代表的PPCPs类有机物污染风险的能力.结果显示,Freundlich吸附模型可以更好描述PAC对CBZ的吸附规律;假一级动力学对CBZ吸附动力学过程模拟结果良好,假二级动力学更适合模拟时间大于1h的吸附过程;200~300目PAC具有较大的吸附容量和较快的吸附速率;在模拟配水试验中,磁性树脂与PAC联用相比单独使用PAC时,DOC去除率提高了40.64%,UV254去除率提高了41.27%,CBZ去除率提高了14.72%.在去除水中有机污染物过程中,磁性树脂与PAC间存在协同作用,磁性树脂预处理强化了PAC对CBZ的去除效果.     

改性活性炭对水溶液中双酚-A的吸附研究

采用HNO3、NaOH及高温N2对商用炭WV A1100进行表面改性处理,并利用BET、XPS、pH.及Boehm方法对活性炭进行物化表征.结果表明,HNO3改性明显降低了W20的比表面积,增加了其表面酸性含氧官能团数量,使等电点(pHpae)由4.95降至1.50;高温N2和NaOH改性处理后炭表面化学性质变化与HNO3氧化基本相反,pHp.升至近中性,其中高温N2处理降低了43.81%的表面积.另外,活性炭对双酚-A(BPA)的吸附实验结果表明,吸附体系中溶解氧的存在不会促使BPA在W20表面发生酚氧自由基氧化耦合,并且原炭W20、高温N2和NaOH改性处理后炭对BPA的吸附等温线结果满足Langmiur模型,而HNO3改性炭的吸附行为更符合Freundlich模型,其中高温N2改性炭表现出最好的吸附BPA能力,饱和吸附量值达到了526.32mg/g,是能力最差炭(HNO3改性)的3倍,结合表征结果分析得出,在吸附体系中炭表面的憎水性和静电荷密度,是控制分子态BPA吸附过程的主要因素,即吸附主要遵循π-π理论.     

Adsorption of naphthalene onto a high-surface-area carbon from waste ion exchange resin

A high-surface-area carbon (KC-1) was prepared from waste polystyrene-based ion exchange resin by KOH activation and used for naphthalene adsorption. The carbon exhibited a good hydrophobic nature with developed porous structure, favoring the adsorption of organic compounds. The Brunauer-Emmett-Teller surface area and total pore volume of KC-1 were 3442.2 and 1.68 cm 3 /g, respectively, which can be compared with those of KOH-activated carbons prepared from other precursors. Batch experiments were carried out to investigate the adsorption of naphthalene onto KC-1. The equilibrium data were analyzed by the Langmuir, Freundlich, and Polanyi- Manes isotherms and agreed with the Polanyi-Manes Model. The adsorption of naphthalene depended greatly on the porosity of the carbon, and the dispersive interactions between naphthalene and carbon could be relatively weak. The pH variation in aqueous solution had little effect on the adsorption process. The equilibrium time for 0.04 g/L of carbon dose was around 5 hr. Different models were used to evaluate the kinetic data and the pseudo second-order model was suitable to describe the kinetic process of naphthalene adsorption onto KC-1. Regeneration of spent carbon could be carried out effectively by alcohol treatment. The results indicated that KC-1 was a promising adsorbent for the removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from aqueous solutions.