新型介孔吸附剂的制备及吸附性能

采用挥发诱导自组装(EISA)技术,以乙醇为溶剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,合成了孔径为5.4nm的巯基功能化介孔材料,并用FTIR、EA、N2吸附-脱附和XRD分析技术对介孔材料进行了表征.同时,以Cr3+、Pb2+为目标污染物,考察了介孔吸附剂对污染物的吸附性能.结果表明,介孔吸附剂的吸附性能受pH值(初始与终态值)、振荡时间、温度和重金属离子初始浓度的影响显著.在T=303K、pH=5、振荡时间为1h,振荡频率为150r·min-1,污染物初始浓度低于0.4mmol·L-1时,吸附剂对Cr3+、Pb2+的去除率分别在85%和90%以上.介孔吸附剂对Cu2+、Pb2+的等温吸附行为与Langmuir模型相吻合(R2>0.992).     

简述改性介孔材料对水中重金属的吸附应用

介绍了目前污水重金属处理的几种常用方法,简述了改性介孔材料对水中重金属的吸附应用,介孔材料因其表面积大、多孔、可调控的孔径尺寸以及吸附容量大~([1])等优点成为吸附重金属离子的优良材料。     

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。     

合成时间对钛酸盐纳米材料的影响及其吸附水中铅的性能研究

以Ti O2(ST-01)和Na OH为原料,采用碱性水热法通过调节反应时间合成不同形貌的钛酸盐纳米材料(TNs),利用XRD、SEM、BET对材料的形貌、结构、比表面积和化学组成等物化性能进行表征,并通过其对水中Pb(Ⅱ)的静态吸附实验,考察材料对Pb(Ⅱ)的吸附性能和吸附规律.结果表明,12~72 h合成的TNs均为纯净的单斜相钛酸盐,比表面积为243.05~286.20 m2·g-1;12~36 h合成的TNs主要为片状结构,48 h以上的TNs为线状结构.TNs-12、TNs-24、TNs-36、TNs-48、TNs-60和TNs-72对Pb(Ⅱ)的吸附量分别为479.40、504.12、482.00、388.10、364.60和399.00 mg·g-1,片状的TNs对Pb(Ⅱ)具有比线状更高的吸附能力,其中以TNs-24对Pb(Ⅱ)的吸附量最高.TNs-24对Pb(Ⅱ)的吸附结果符合准二级动力学模型和Langmuir模型,吸附平衡时间为120 min;TNs对Pb(Ⅱ)的吸附为放热过程,低温或室温便有较高的吸附量;最佳吸附p H为5.0;当p H为1.0时,TNs-24的解析率可达到99.00%;再生的TNs对Pb(Ⅱ)循环吸附6次的去除率仍可达到97%以上,可见TNs可很好地去除水中重金属Pb(Ⅱ).因此,最佳合成时间可控制在12~24 h;当溶液中存在共存Cd(Ⅱ)或Ni(Ⅱ)时,TNs-24对Pb(Ⅱ)的平衡吸附量及去除率均有所下降;吸附机制主要是Pb(Ⅱ)与TNs层间的H+和Na+发生离子交换作用.     

磷酸铝类材料对铬(Ⅵ)吸附性能的研究

本文研究了磷酸铝类材料对水中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附特性。结果表明：磷酸铝类材料对Cr(Ⅵ)吸附的平衡时间为6h，最佳pH值为0．5—2．0，模板固相磷酸铝类材料的吸附性能比磷酸铝的吸附性能要好，且其吸附等温线符合Freundlich模型。实验结果说明，磷酸铝类材料对水中的重金属离子有一定的吸附能力，可应用于废水处理中去除重金属离子。     

磷酸水热预处理制备高比表面积高介孔率活性炭

以锯末为原材料,采用磷酸水热预处理后活化的工艺制备高介孔率活性炭,以比表面积和孔容为评价标准,通过单因素实验探究了酸料比、活化温度、活化时间对活性炭比表面积及总孔容的影响规律,验证了该工艺的可行性.最优条件下所制备的活性炭比表面积为2579 m~2·g~(-1),介孔率达到96.6%,充分说明磷酸水热预处理工艺能够显著提高活性炭介孔孔容占比.亚甲基蓝(MB)吸附实验数据与Redlich-Peterson模型拟合度较好,样本活性炭对MB的吸附为单分子层吸附,最大单层吸附量为618.35 mg·g~(-1),接近于实验测试值632.79 mg·g~(-1),表明该方法制备的活性炭具有良好的MB吸附性能.     

基于机器学习的金属有机框架吸附水中重金属性能预测

为了能准确预测金属有机框架材料(MOFs)对水中重金属的吸附性能,收集了48篇文献中的MOFs结构特征和成分特性,以及吸附水中重金属的实验参数建立数据集,训练并评价了6种回归模型,包括支持向量回归(SVR)、K-最近邻(KNN)、提升法(AdaBoost)、梯度提升树(GBDT)、随机森林(RF)和袋装法(Bagging).结果表明:基于树的集成学习模型的预测性能表现优异,其中以GBDT算法训练的模型性能最佳;进一步应用该模型,证明了机器学习方法可以准确预测MOFs对水中重金属的吸附性能;排列重要性与部分依赖图(PDP)显示,除了可控的实验参数外,影响吸附量的重要因素是MOFs的孔径、比表面积、孔体积.本研究中的方法不仅能预测MOFs结构和性能的关系,还可以基于有效的实验参数模拟水中重金属的去除,进而为吸附材料的筛选优化提供参考.     

介孔SiO_2/TiO_2材料处理苯酚水溶液研究

通过水热法以PEG6000和β-CD为复合模板剂合成介孔SiO_2纳米粒子;采用溶剂热法以Tween-80为模板剂合成介孔TiO_2纳米粒子;应用溶剂热法利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成介孔SiO2_2-TiO_2复合纳米粒子。采用本实验合成的三种介孔材料对苯酚水溶液进行吸附性能对比实验。研究在不同用量、不同时间、不同pH值、不同初始浓度条件下介孔材料对苯酚水溶液的吸附效果。     

聚丙烯塑料-锯末干混合制备高介孔率柱状活性炭

以聚丙烯塑料和梧桐锯末为原材料,无水K2CO3为活化剂,采用干混合法制备高介孔率柱状活性炭.通过单因素实验,探究了塑料含量、盐料比、活化温度及活化时间对活性炭吸附亚甲基蓝(MB)性能的影响.结果表明:当塑料含量为20%、盐料比为2.5、活化温度为950℃、活化时间为80 min时,所制备的活性炭具有较高的MB吸附量(322.9 mg·g-1).所制备的活性炭具有发达的微观孔隙结构,其比表面积达到1461.99m2·g-1,平均孔径为3.23 nm,总孔容为1.04 cm3·g-1,其中,介孔孔容为0.80 cm3·g-1,介孔率超过70%,充分说明该方法可制备优质高介孔率柱状活性炭.     

高效去除Cd2+介孔硅酸钙的制备优化及表征

为了进一步研制高效、廉价的Cd²⁺吸附剂,从介孔硅酸钙（CSH）的制备与优化出发,选择钙硅比（Ca/Si）、表面活性剂种类及其用量为因素,采用正交试验探讨CSH的最优制备条件,并结合扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、比表面积测试（BET）、X-射线衍射分析（XRD）,对CSH的结构形貌、材料性能进行评价.结果表明,各因素对合成材料吸附性能的影响顺序为：表面活性剂种类 > 表面活性剂用量 > Ca/Si;最优制备条件为：Ca/Si=1：1,以聚乙二醇（PEG）为表面活性剂,表面活性剂添加量为2%;表面活性剂的添加能显著提高材料的吸附性能,最优条件下制备的介孔硅酸钙对Cd²⁺的饱和吸附容量高达687.71 mg·g^-1,吸附等温线符合Langmiur模型;合成的水化硅酸钙为介孔结构,为狭缝孔,呈纳米花状,比表面积为333.47 m²·g^-1,BJH孔径为10.9 nm,孔隙度为2.199 cm³·g^-1;巨大的比表面积、高孔隙度、表面丰富的活性—OH及材料富含可交换态Ca²⁺,以及能与Cd²⁺发生吸附沉淀、表面络合和离子交换,致使其具有优异的吸附性能,有望为Cd²⁺污染水体治理和土壤修复提供潜在优势新材料.     

介孔硅材料及化学改性在水处理中的应用

随着人们对水环境污染严重性的高度关注,人们越来越重视良好吸附材料的开发。活性炭是一种最有效的吸附剂,拥有较大比表面积,但再生过程中有大量的损失,因此人们开始开发新的可循环使用的无机吸附材料。本文介绍了三种介孔硅吸附材料的合成方法,以及介孔硅吸附材料的化学改性应用,并且提出对吸附材料应用前景的建议。     

共聚苯胺/邻氨基苯酚介孔硅复合材料对Hg(Ⅱ)的吸附动力学研究

利用共聚苯胺邻氨基酚与介孔硅SBA-15的复合材料进行了汞离子的吸附性能试验研究,发现该复合材料对Hg(Ⅱ)具有较优异的吸附去除效果,对几种不同初始浓度的汞离子的去除率均可达到95%以上;对初始浓度为100mg/L的汞溶液的吸附动力学分别进行了一级和二级动力学模型拟合,结果表明该吸附材料对汞的吸附符合准二级动力学模型。     

金属有机框架ZIF-8/聚二乙烯基苯纳米复合材料的合成及其吸附VOCs的性能

在常温常压下的甲醇溶液体系中,将COOH功能化的介孔材料聚二乙烯基苯(PDVB)与微孔材料金属有机框架(MOFs)ZIF-8进行复合,获得了一种新型的多孔纳米复合材料ZIF-8/PDVB,采用XRD、FTIR、SEM和氮气吸附-脱附等方法对ZIF-8/PDVB进行表征,并考察了其吸附甲苯、乙酸乙酯的性能.XRD谱图表明,所合成的ZIF-8以晶体形式存在;FTIR和XRD的结果表明,ZIF-8与PDVB的复合是通过Zn2+与PDVB上的COOH形成配位,未配位饱和的Zn~(2+)再与2-甲基咪唑进行配位,从而形成纳米复合材料ZIF-8/PDVB;SEM结果显示,ZIF-8晶体分散在PDVB的表面上;氮气吸附-脱附表征结果显示,ZIF-8/PDVB的比表面积达到1301 m~2·g~(-1),材料同时具有介孔与微孔结构.吸附性能评价结果表明,ZIF-8/PDVB对甲苯、乙酸乙酯均具有优良的吸附性能,ZIF-8/PDVB在吸附VOCs性能上显示出潜在的巨大优势.     

真菌预处理优化制备微介多级孔炭及其吸附甲苯的研究

提出采用黄孢原毛平革菌对生物质前体物进行预处理的制备策略,从而研发孔结构可调的多级孔炭材料模板.选用荷叶作为生物质原材料,探讨菌种投加量、培养时间对多级孔炭材料前驱体的影响,并采用水蒸气物理活化法,分析活化温度和活化时间对炭材料比表面积、孔径分布和表面官能团的综合作用.最后,通过Raman、XRD、BET、FTIR、TGA、SEM、EA等手段表征其物理化学性质,并考察真菌预处理对炭材料的甲苯吸附性能的影响.结果表明,在生物质荷叶质量30 g、菌种投加量4 mL、培养时间7 d、活化温度800℃、活化时间90 min条件下制备的微介多级孔炭材料,在含有较多介孔的前提下比表面积可达937 m~2·g~(-1),总孔容为0.68 cm~3·g~(-1).动态模拟吸附实验发现,经预处理的炭材料在甲苯浓度905 mg·m~(-3)下对其饱和吸附容量为304 mg·g~(-1),是未经真菌调控荷叶吸附容量的1.83倍,吸附性能的提升主要归因于比表面积、孔容及表面酸性基团增大的作用.经真菌预处理调控的炭材料对甲苯的吸附符合Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附.     

SiO2纳米颗粒内嵌强化介孔TiO2单晶光催化降解盐酸四环素

吸附性能和光生载流子的分离效率是决定光催化降解抗生素的主要因素.为提高介孔TiO_2单晶(MSCs)的吸附性能和光生载流子的分离效率,在MSCs内部构建SiO_2纳米颗粒吸附结构.同时,利用表面光电压谱、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射等研究其结构特性.最后,以盐酸四环素为抗生素代表,通过控制SiO_2纳米颗粒比表面积,考察SiO_2对复合材料吸附及光催化性能的影响.结果表明,SiO_2纳米颗粒与TiO_2单晶复合显著提高了材料的吸附性能,表面保护蚀刻进一步提升了材料的比表面积.实验条件下,高比表面积SiO_2-TiO_2单晶复合材料(KSiO_2@TiO_2)对盐酸四环素的平衡吸附量、降解效率、降解速率常数和矿化率分别达到了0.96 mg·g-1、90.2%、0.0079 min-1、54.4%,分别是MSCs的4.4、1.5、2.6和3.1倍.副产物分析表明,SiO_2复合介孔单晶材料更易将盐酸四环素降解为小分子物质.     

给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附性能

给水厂污泥具有较强的吸附能力,可作为从水溶液中去除重金属的潜在吸附剂。通过试验分析了给水厂污泥(WTR)作为吸附剂去除溶液中Hg(Ⅱ)时,pH值、Hg(Ⅱ)初始浓度、污泥粒径以及温度对Hg(Ⅱ)吸附性能的影响,确定了吸附过程的动力学及吸附等温模型,并探究了其吸附机理。结果表明：溶液pH值对给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)具有较大影响,当pH=8.0时吸附效果最佳。采用粒径较小的污泥有利于对Hg(Ⅱ)的吸附,污泥对Hg(Ⅱ)的吸附量随着初始浓度的增加而增加。给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,平衡等温线符合Langmuir吸附等温模型,25℃条件下pH为7.0时污泥的饱和吸附量达到69.13 mg/g。升温有利于给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附。通过分析吸附前后污泥比表面积和微孔体积的变化发现,颗粒内扩散是给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)的限速步骤。     

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.     

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.     

给水厂铝污泥特性分析及吸附氮磷性能试验

对典型给水厂铝污泥的元素组成及含量、比表面积和孔径结构、结构基团等特性进行了系统分析。利用静态试验对其吸附水溶液中氨氮和磷酸盐的性能进行考察,确定了其吸附等温线、吸附速率模型及参数。分析表明:铝污泥中铝、铁、硅等元素含量较多,污泥本身以无定形的非晶体物质为主,具有较大的比表面积和发达的孔隙结构,孔径处于介孔范围,红外光谱分析表明铝污泥中含有大量的铝羟基络合物(Al—OH)和Si—O—Si键。铝污泥对磷和氨氮的吸附等温线可分别用Langmuir和Freundlich等温式描述,吸附动力学符合拟二级动力学模型,铝污泥对氨氮的吸附存在快速吸附后并解吸至稳定的现象。     

透析对施氏矿物微观结构及其砷吸附能力的影响

探讨透析对施氏矿物微观结构和砷吸附能力的调控,对高效合成施氏矿物,进而将其应用于含砷地下水处理具有重要意义.本研究在利用FeCl_3·6H_2O与Na_2SO_4合成施氏矿物的基础上,用截留分子量100000 Da和20000 Da透析袋分别对施氏矿物透析10 d与20 d,探究了透析过程对施氏矿物产生量、比表面积、孔体积、平均孔径等矿物特征的影响,并考察了透析前后施氏矿物对废水中砷的吸附去除效果.研究结果表明,透析过程可显著提高矿物的合成量,增加矿物比表面积及孔体积,增加矿物的平均孔径.施氏矿物在截留分子量100000 Da与20000 Da透析袋中透析20 d,矿物产生量分别增加70.70%与79.84%;比表面积分别增加68.75%与45.85%;其中微孔(2 nm)比表面积增加439.90%与395.11%,中孔(2～50 nm)比表面积增加30.63%与9.96%;孔体积分别增加332.79%与287.25%,其中微孔体积增加491.61%与419.92%,中孔体积增加了220.36%与211.95%,透析后矿物平均孔径增长了214.77%与244.31%;矿物对污水中砷的吸附去除能力提高65.60%与64.74%.本研究结果可为化学合成施氏矿物改性并将其应用于地下水除砷领域提供必要的参数支撑.