聚合物水凝胶的制备以及吸附废水中铅离子

以2-丙烯酸羟乙酯(HEA)和L-半胱氨酸(L-Cys)为单体,采用辐射共聚法制备了对Pb2+具有高效吸附性能的水凝胶,利用改性剂(乙酰胺基-L-半胱氨酸)对共聚物水凝胶进行了改性,应用SEM、FT-IR、XPS等方法表征了水凝胶的性能,研究了改性后水凝胶在不同pH以及不同温度条件下对Pb2+的吸附效果,探讨了水凝胶吸附Pb2+的吸附机理,并且采用EDTA二钠为脱附剂,探索了水凝胶的重复利用能力。     

多孔水凝胶P(HEA/AMPS)对水溶液中 Fe(Ⅲ) 的吸附

以2-丙烯酸羟乙酯(HEA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成了聚合物水凝胶(PHEA/AMPS),采用水凝胶对水溶液中Fe(Ⅲ)的吸附行为进行了研究。实验主要考察了聚合物组分、溶液pH、初始Fe(Ⅲ)浓度和吸附时间对水凝胶吸附作用的影响,并通过FT-IR和XPS分析了吸附前后水凝胶的变化。结果表明,当单体摩尔比AMPS∶HEA=1∶1,pH=2时,水凝胶对Fe(Ⅲ)的吸附容量最大。水凝胶对水溶液中Fe(Ⅲ)的吸附容量随着溶液中初始Fe3+浓度的增加而增加,但当初始Fe3+的浓度达到1 g/L时,吸附容量基本达到饱和。吸附等温线符合Langmuir等温线方程,吸附动力学符合准二级模型。FI-IR和XPS的分析表明,水凝胶的磺酸基和酰胺基是吸附Fe3+的有效功能性基团,吸附机理为螯合和离子交换。     

多孔水凝胶P（HEA/AMPS）对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附

以2-丙烯酸羟乙酯（HEA）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为单体合成了聚合物水凝胶（PHEA/AMPS）,采用水凝胶对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附行为进行了研究。实验主要考察了聚合物组分、溶液pH、初始Fe（Ⅲ）浓度和吸附时间对水凝胶吸附作用的影响,并通过FT-IR和XPS分析了吸附前后水凝胶的变化。结果表明,当单体摩尔比AMPS∶HEA=1∶1,pH=2时,水凝胶对Fe（Ⅲ）的吸附容量最大。水凝胶对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附容量随着溶液中初始Fe3＋浓度的增加而增加,但当初始Fe3＋的浓度达到1 g/L时,吸附容量基本达到饱和。吸附等温线符合Langmuir等温线方程,吸附动力学符合准二级模型。FI-IR和XPS的分析表明,水凝胶的磺酸基和酰胺基是吸附Fe3＋的有效功能性基团,吸附机理为螯合和离子交换。     

改性纤维素吸附剂的合成及其对铜离子的吸附

建立了一种简单方便的纤维素改性的固相合成方法。采用普遍廉价的滤纸作为原料,用固相合成法将预处理后的滤纸纤维经琥珀酸酐进行酯化改性,制备成新型的纤维素吸附剂,通过质量增比、扫描电镜、傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪对制备的吸附剂进行了分析表征,并且探究了离子初始浓度、溶液pH和吸附时间对改性纤维素吸附铜离子的影响。结果表明,在室温下初始离子浓度为1 000 mg/L,离子溶液体积为50 mL,加入0.1 g纤维改性剂,pH 为 4.0~5.0,吸附平衡时间为50 min时,滤纸纤维改性后最大吸附铜离子质量可达470 mg/g,铜离子去除率达到94%。     

改性黄麻制备及其对铜离子的吸附

从地表水突发污染应急处置实际需求的角度,考虑纤维材料的现场实用性,研究了均苯四甲酸二酐改性黄麻的制备过程及对重金属铜离子的吸附性能,吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学。通过正交实验对改性条件进行了优化,结果表明,反应物(黄麻与酸酐)配比和反应温度对改性黄麻的吸附量有十分显著的影响;在室温,pH为5~7的条件下,改性黄麻对铜离子的吸附容量为43.56 mg/g,比原态黄麻提高了7倍多;改性黄麻对铜离子的吸附符合Langmuir模型,为单分子层吸附;吸附过程是符合假二级动力模型的自发吸热反应。     

磁性木质素磺酸钠水凝胶对水中结晶紫的吸附性能

为了处理染料废水,本研究通过自由基接枝共聚和原位沉淀法制备了磁性木质素磺酸钠水凝胶(Fe₃O₄@LS),制备工艺简单环保,可实现木质素的高值化利用,且考察了Fe₃O₄@LS对水中结晶紫(CV)的吸附性能。结果表明,在25℃下,Fe₃O₄@LS投加量为400 mg·L^-1、pH=7.0、CV初始浓度为100 mg·L^-1、吸附时间80 min时,对结晶紫的平衡吸附量和去除率均达到最大,分别为237.08 mg·g^-1和94.83%,Fe₃O₄@LS对CV的吸附过程符合拟二级动力学方程及Langmuir吸附模型;一价和二价金属离子均会抑制Fe₃O₄@LS对CV的吸附,Fe₃O₄@LS具有良好的磁响应性,使其便于回收;再生实验结果表明,Fe₃O<...     

改性啤酒酵母及柑橘皮凝胶小球对铜的吸附性能

为有效去除污水中的铜离子并实现资源有效的利用,以啤酒酵母和柑橘皮为原料制备海藻酸钙固定啤酒酵母菌小球(SCA)、海藻酸钙固定柑橘皮小球(OPCA)及海藻酸钙固定柑橘皮及啤酒酵母菌复合小球(OPSCA),研究了其对铜离子的吸附和解吸性能。研究结果表明,3种吸附剂对铜离子吸附的最佳pH值为5.0,吸附量的大小顺序为:OPSCAOPCASCA。吸附动力学数据符合准二级动力学模型。吸附过程被内扩散步骤和外扩散步骤共同控制。Langmuir等温吸附模型能较好地模拟3种吸附剂的吸附数据,SCA、OPCA及OPSCA的理论最大吸附量分别为33.49、40.80和61.69 mg/g。3种吸附剂可利用0.1 mol/L的盐酸解吸再生,可循环使用3次以上。     

MCM-41介孔分子筛的合成及其对铜离子的吸附性能

以微硅粉为硅源,CTAB和PEG-6000为模板剂,合成MCM-41介孔分子筛。采用XRD、N2吸附-脱附曲线、FT—IR以及TEM表征了其结构、比表面积、孔径分布及晶体形貌,并且以该样品为吸附剂,对含Cu2＋的溶液进行了静态吸附实验。结果表明,以微硅粉为硅源成功合成了具有典型六方排列孔道结构的MCM-41,其比表面积为869．5m。／g,孔容为0．97cm3／g,平均孔径为3．3nm;溶液pH为5—6时,MCM-41对Cu2＋的去除效果最好;MCM-41对Cu3＋的最大吸附吸附容量36．3mg／g;MCM-41对Cu2＋的吸附性能符合Langmuir吸附方程的特征。动力学研究表明,该过程符合准二级动力学模型。     

胺基树脂的合成及对水中重金属离子的吸附特征

研究了使用氯甲基化聚苯乙烯交联微球为前驱体与二乙烯三胺经回流反应合成胺基树脂及其对水中Cd2+和Ni2+的吸附特征。结果表明,胺基官能团成功地嫁接到树脂表面,胺基含量为5.6 mmol/g。胺基树脂对Cd2+和Ni2+的吸附等温线表明,温度的升高有利于吸附,且吸附等温线都符合Langmuir模型。pH值对吸附的影响较大,最佳吸附pH值范围为4~6。2种金属离子在胺基树脂上的吸附都符合准二级动力学方程。     

木质素基水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附性能

以木质素磺酸钠(LS-Na)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)为原料,采用微波辐射法,通过接枝共聚反应合成了生物质LS-g-PAMPS/AA水凝胶吸附剂,利用FTIR分析了水凝胶的结构。研究了吸附剂用量、染料初始浓度、吸附时间对亚甲基蓝(MB)染料的吸附性能的影响,结果显示,在MB初始浓度为1 000 mg/L,吸附剂为0.1 g时,吸附量和吸附率分别达1 914 mg/g和95%。平衡吸附数据满足Langmuir吸附等温模型,吸附动力学曲线较好地符合准二级动力学反应模型。木质素水凝胶对MB染料废水具有显著的吸附效果,可以作为阳离了染料废水处理用的生物质吸附剂。     

改性稻草吸附铜离子的热力学研究

研究表明稻草改性后吸附铜离子的能力得到很大提高。在4种温度下（15、27、37、50℃）,改性稻草吸附铜离子的最大吸附量分别为1．10、1．24、1．34、1．50mmol／g。不同温度下,吸附自由能△G大大小于零,吸附过程具有强烈的自发趋势。吸附焙△H和吸附熵△S都大于零,吸附过程是熵增加推动的。     

聚丙烯酸水凝胶对氯化-1-丁基-3-甲基咪唑离子液体的吸附热力学和动力学研究

通过水溶液聚合法制备了聚丙烯酸水凝胶（polyacrylic acid,PAA）,研究了溶液酸碱度和温度对聚丙烯酸水凝胶吸附氯化1-丁基3-甲基咪唑离子液体的影响。结果表明,水凝胶对氯化1-丁基3-甲基咪唑离子液体的吸附量随溶液pH值增大而逐渐增大,pH=2～4时增幅明显,而pH大于4时变化趋于缓慢;随温度的升高而逐渐降低。该等温吸附行为基本符合Langmuir吸附等温式,由二级吸附动力学模型获得的吸附过程活化能（Ea=52.470 kJ/mol）可以看出,PAA对氯化1-丁基3-甲基咪唑的吸附属于化学吸附范畴。     

厌氧颗粒污泥藻酸盐对铜离子的吸附研究

从厌氧颗粒污泥中成功提取出细菌藻酸盐并制备成藻酸钙吸附剂,研究其对水中Cu~(2+)的吸附性能。实验结果表明,接触时间、Cu~(2+)初始浓度和溶液初始pH是影响Cu~(2+)吸附性能的重要因素。吸附等温线研究表明,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述吸附过程。Cu~(2+)在藻酸钙上的吸附动力学过程可以很好地用Pseudo二级动力学方程来描述。以100 mmol/L HCI为解吸剂,可有效洗脱藻酸钙上95%的Cu~(2+),实现Cu~(2+)的回收。     

改性木屑对铜离子的吸附性能

用热解+NaOH浸泡的方法制备改性木屑,通过表征手段观察了改性后木屑表面结构的变化,并研究了改性木屑对水溶液中Cu2+的吸附性能。结果表明：改性木屑表面变光滑,羟基增多;与原木屑和活性炭相比,改性木屑的平衡时间缩短了60 min,吸附速率提高了50%;改性木屑对铜离子的吸附符合Langmuir等温模型,最大吸附量为31.25 mg·g-1,是原始木屑吸附量的8倍,是活性炭的3倍。     

MCM-41介孔分子筛的合成及其对铜离子的吸附性能简

以微硅粉为硅源,CTAB和PEG-6000为模板剂,合成MCM-41介孔分子筛。采用XRD、N₂吸附-脱附曲线、FTIR以及TEM表征了其结构、比表面积、孔径分布及晶体形貌,并且以该样品为吸附剂,对含Cu²⁺的溶液进行了静态吸附实验。结果表明,以微硅粉为硅源成功合成了具有典型六方排列孔道结构的MCM-41,其比表面积为869.5 m²/g,孔容为0.97 cm³/g,平均孔径为3.3 nm;溶液pH为5~6时,MCM-41对Cu²⁺的去除效果最好;MCM-41对Cu²⁺的最大吸附吸附容量36.3 mg/g;MCM-41对Cu²⁺的吸附性能符合Langmuir吸附方程的特征。动力学研究表明,该过程符合准二级动力学模型。     

4种脂肪多胺修饰硅胶对铅离子的吸附

为了合成高效铅离子吸附剂,了解其对铅离子的吸附规律。采用(3-氯丙基)三甲氧基硅烷(CPTS)架桥法,以硅胶(SG)为载体,乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)和四乙烯五胺(TEPA)为表面修饰剂,合成了4种胺化硅胶,测定了它们的红外光谱、热重等性质以及对Cu2+、Zn2+和Pb2+的吸附能力。结果表明,4种胺化硅胶对Pb2+的吸附量均大于Cu2+和Zn2+的吸附量,其中DETA修饰硅胶对Pb2+的吸附量较高。4种胺化硅胶对Pb2+的吸附过程较好地符合拟二级动力学模型以及Langmuir和Scatchart等温吸附热力学模型,其对Pb2+吸附的速率常数、饱和吸附量以及吸附位点数由大到小的顺序一致,均为SG-DETASG-TEPASG-EDASG-TETA。4种胺化硅胶对Pb2+的吸附速率和吸附量呈现"奇数胺"增强效应,亲和常数则依次减小。阐明了脂肪多胺修饰硅胶对Pb2+的吸附规律,并进一步讨论了Scatchart和Langmuir热力学模型的统一性。     

焙烧态锂铝水滑石对水中氟离子吸附性能研究

采用尿素水热法合成了不同摩尔比的锂铝水滑石(Li/Al LDHs),经480℃煅烧后制备出焙烧态锂铝水滑石(Li/AlLDOs)。研究了Li/Al LDOs对水中氟离子的吸附性能,分别考察了吸附时间、吸附温度和pH等因素对吸附效果的影响,并对吸附机制进行了探讨。结果表明,Li/Al LDOs吸附水中氟离子的行为符合准二级动力学方程,吸附等温数据符合Freundlich吸附等温方程,pH对吸附效果影响较大。X射线衍射分析表明,水滑石样品经历了物相转变及重构过程,Li/Al LDOs可有效去除水体中的氟离子。     

半-IPN羧甲基纤维素/聚(丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸钠)水凝胶制备及其吸附性能

羧甲基纤维素(CMC)水溶液中,通过自由基共聚制备半-互穿网络(IPN)羧甲基纤维素(CMC)/聚(丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸钠)(poly(AAm-co-NMR))水凝胶。研究CMC含量对半-IPN水凝胶溶胀率及对甲基紫的吸附性能影响。IPN-0.25、IPN-0.50和IPN-1.00对甲基紫的平衡吸附容量分别为111.0、182.3和237.6 mg/g。分别采用拟一级、拟二级和粒内扩散模型拟合实验数据,结果表明,拟二级动力学模型最符合该体系,其相关系数R2最高,说明水凝胶对甲基紫的吸附主要为化学吸附。     

制备方法对铜镁铝类水滑石吸附性能的影响

为了考察制备方法对水滑石结晶形态及吸附性能的影响,同时解决吸附剂再生困难且易产生二次污染的问题,分别采用共沉淀法和水热法合成具有光催化作用的Cu-Mg-Al类水滑石,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR) 等方法对制备的材料进行了表征,考察了其对盐酸四环素(TC)的吸附性能,吸附饱和的类水滑石采用紫外光照再生。结果表明,共沉淀法合成的LDHs-C吸附性能优于水热法合成的LDHs-H,对TC的去除率分别为95.2%和75.2%。Cu-Mg-Al类水滑石吸附TC的过程均符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型。吸附饱和的吸附剂在紫外线照射下30 min即可实现再生,经4次循环后,LDHs-C对TC的吸附量仍能保持原有的90%以上。     

污泥衍生吸附剂对铅离子的吸附机理研究

研究了化学活化法热解制取污泥衍生吸附剂的工艺过程，得出相应工艺条件。利用污泥衍生吸附剂吸附溶液中重金属离子Pb^2＋，得到动力学模型。实验结果表明：（1）该吸附过程分为3个阶段：初始阶段（t≤20min）、过渡阶段（20min〈t≤30min）和后期阶段（t〉30min），满足线性方程dC／dt=kC；（2）该吸附过程的吸附活化能E=26，5kJ／mol，吸附频率因子A=6900s^-1。整个吸附过程为扩散吸附，吸附传质速度由孔隙扩散阶段和内表面吸附共同控制。