Preparation, characterization and application of thiosemicarbazide grafted multiwalled carbon nanotubes for solid-phase extraction of Cd(Ⅱ), Cu(Ⅱ) and Pb(Ⅱ) in environmental samples

Thiosemicarbazide-grafted multi-walled carbon nanotubes were prepared and employed to investigate the pre-concentration of Cd（Ⅱ）, Cu（Ⅱ） and Pb（Ⅱ） from aqueous solution prior to their determination by ICP-OES. The resulting material was characterized by FT-IR, TGA and SEM. Various factors influencing the separation and pre-concentration were investigated. The enrichment factor typically is 60. Under optimized experimental conditions, the maximum adsorption capacities of Cd（Ⅱ）, Cu（Ⅱ） and Pb（Ⅱ） were found to be 1.98, 10.94, 3.69 mg/g, and the relative standard deviations are 〈 3.5% （n = 6）. The new adsorbent shows superior reusability and stability. The procedure was successfully applied to the determination of trace quantities of Cd（Ⅱ）, Cu（Ⅱ） and Pb（Ⅱ） in water samples.     

BiOCl/MWCNTs复合催化剂对罗丹明B光催化降解研究

以B(iNO3)3.5H2O和NaCl为原料,多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,水解法合成碳纳米管负载氯氧化铋复合型光催化剂(BiOCl/MWCNTs)。通过TEM、XRD、UV-Vis对催化剂的微观形貌、主要成分和光学吸收进行了表征,并以500 W氙灯为可见光光源,研究了其对罗丹明B的光催化降解能力。TEM和XRD结果表明,复合催化剂中BiOCl成块状与MWCNTs结合,粒径小,分散好;UV-Vis则显示,BiOCl/MWCNTs对420⁷80 nm波长段的光的吸收强于BiOCl,有利于可见光催化。光照2.5 h后,BiOCl和BiOCl/MWCNTs对罗丹明B的降解率分别达到78%和96%。BiOCl/MWCNTs对罗丹明B光催化反应符合一级反应动力学特征,速率常数为1.23 h-1,相比BiOCl提高了98.2%。     

碳纳米管修饰电极对苯二酚3种异构体的研究

文章应用循环伏安法(CV)研究了邻苯二酚(CC)、对苯二酚(HQ)和间苯二酚(RS)在多壁碳纳米管修饰的玻碳电极(MWNTs/GCE)表面的电催化氧化行为,同时对pH、扫描速度、温度等试验条件的影响也进行了研究。结果表明:MWNTs/GCE电极对CC、HQ和RS均表现出较好的电催化和电分离作用;在高浓度HQ和RS存在条件下,CC的氧化峰电流在0.05～7.00mmol/L范围内与浓度呈良好的线性关系,相关系数R²=0.9989;修饰电极实现了对实际废水中苯二酚三种异构体的同时测定。     

全氟化合物在碳纳米管上的吸附研究

研究了3种全氟化合物：全氟辛烷磺酸盐（PFOS）、全氟己烷磺酸盐（PFHxS）、全氟辛酸（PFOA）在原碳纳米管（Pri—MWCNTs）和氧化型碳纳米管（O—MWCNTs）上的吸附行为．研究结果显示,3种全氟化合物在两种碳管上的吸附均呈明显的非线性;全氟化合物的等温吸附曲线均符合Freundlich及Langmuir模...     

A review on the formation of titania nanotube photocatalysts by hydrothermal treatment

Titania nanotubes are gaining prominence in photocatalysis, owing to their excellent physical and chemical properties such as high surface area, excellent photocatalytic activity, and widespread availability. They are easily produced by a simple and effective hydrothermal method under mild temperature and pressure conditions. This paper reviews and analyzes the mechanism of titania nanotube formation by hydrothermal treatment. It further examines the parameters that affect the formation of titania nanotubes, such as starting material, sonication pretreatment, hydrothermal temperature, washing process, and calcination process. Finally, the effects of the presence of dopants on the formation of titania nanotubes are analyzed.     

碳纳米管对污染物的吸附及其在土水环境中的迁移行为

碳纳米管具有独特的物理化学特性,对污染物具有优异的吸附性能,在环保领域具有巨大的应用潜力,因而吸引人们对碳纳米管吸附有毒污染物的行为和规律开展了大量研究.同时,碳纳米管特有的表面化学性质和结构特征,使得其自身的环境行为具有一定的风险性,对碳纳米管在水土环境中的迁移行为进行评价,是碳纳米管工程应用之前必须要解决的重要问题,相关研究也有一定程度的开展.本文从碳纳米管对环境污染物的吸附行为和相关机理以及碳纳米管在水土环境中的迁移行为方面进行了综述,阐述了这些研究对于评估碳纳米管的环境应用潜力、环境和生态风险所具有的意义.     

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.     

碳纳米管-羟磷灰石对铅的吸附特性研究

采用多壁碳纳米管-羟磷灰石(MWCNT-HAP)复合材料,通过间歇试验研究了MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的吸附特性.主要探讨了固液比、p H、离子强度、反应时间、Pb(Ⅱ)的初始质量浓度及温度等因素对吸附的影响.结果表明,固液比、p H与温度对于去除Pb(Ⅱ)的影响较大,离子强度影响较小.当温度为20℃,固液比为0.08 g·L-1,p H0为5.5,Pb(Ⅱ)的初始质量浓度为100 mg·L-1时,吸附量为716.13 mg·g-1.动力学试验结果表明,MWCNT-HAP吸附Pb(Ⅱ)为快速反应过程,在30 min时,吸附量可达最大吸附量的90%,60 min即可达平衡.伪二级动力学模型可较好地拟合动力学试验数据,可采用该模型描述MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)吸附的动力学过程.热力学试验结果表明,在不同温度下的自由能变均为负值,表明MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的吸附为自发反应,升温有利于反应进行.Langmuir模型拟合不同温度下的等温试验结果得到可决定系数(R2为0.999 8~1.000 0),可采用该模型模拟MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的等温吸附过程.MWCNT-HAP去除Pb(Ⅱ)的主要机制为MWCNT-HAP表面含氧官能团与Pb2+间的络合反应、HAP的分解-沉淀、Pb2+与Ca2+离子交换等.     

碳纳米管基复合吸附剂的制备及其吸附性能

为了解决碳纳米管(CNTs)在吸附水中污染物时易聚集、难分离的问题,本文采用静电自组装技术将碳纳米管固定化在具有微米级粒径的碳酸钙颗粒表面,设计制备了壳-核结构的CNTs基复合吸附剂.实验考查了不同碳纳米管分散体系对复合吸附剂制备的影响,并采用Zeta电位、拉曼光谱、扫描电镜等手段对复合吸附剂的制备过程和结构进行表征,探讨了制备的碳纳米管基复合吸附剂对菲的吸附性能.结果发现,复合吸附剂对菲的吸附能力随CNTs载量的增加而增大,CNTs标化的吸附系数则随CNTs载量的增加而下降,碳纳米管是复合吸附剂的主要吸附位点.     

Fe3+掺杂纳米管TiO2光催化臭氧化去除水中腐植酸

HA(humic acids, 腐植酸)是一种难降解天然有机物,常规饮用水处理工艺很难将其去除. 采用水热合成法制备纳米管TiO₂,并通过TEM(透射电镜)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)和BET比表面积分析对催化剂进行表征,考察纳米管TiO₂光催化臭氧化对HA的去除效果. 结果表明:①254 nm紫外光照射下,500 ℃煅烧纳米管TiO₂催化臭氧化HA的工艺去除效果最佳,HA去除率可达42.1%,较单独臭氧化工艺提高92.2%. ②采用Fe³⁺掺杂纳米管TiO₂催化臭氧化工艺时,Fe³⁺掺杂量为1.0%(原子百分含量),煅烧温度为550 ℃时,催化效果最好,HA去除率可达79.5%. ③HA去除率高于TOC,0~10min内该现象更为明显. ④考察陶粒和活性炭负载Fe³⁺掺杂纳米管TiO₂的催化效果及催化次数对催化性能的影响发现,陶粒和活性炭负载Fe³⁺掺杂纳米管TiO₂存在下,HA去除率分别为85.1%和97.7%,使用4次后,HA去除率分别为73.9%和82.8%.