磁性分子印迹材料对双酚A的识别与选择性吸附

通过简单的溶胶-凝胶法制备了以Fe3O4@SiO2为载体的磁性分子印迹材料(MMIPs),通过TG、FT-IR、VSM和TEM等方法对其物理化学性质进行了表征,并研究了其对双酚A(BPA)的识别与选择性吸附性能.研究发现印迹材料对BPA有特殊的吸附能力,即能够与BPA上的酚羟基发生键合形成氢键,其对BPA的吸附符合Langmuir吸附模型和拟二级吸附动力学;且在pH=6时,其对BPA的吸附能力达到最强,为18.37 mg·g-1(温度为25℃,时间为60 min).与其它结构相似的酚类化合物相比,MMIPs对BPA的吸附最强,具有选择识别性;可利用良好的磁性(15.4 emu·g-1)使BPA从溶液中分离去除;并且MMIPs可以循环使用6次;此材料在微量BPA的提取、分离与吸附等领域具有应用价值.     

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。     

磁性壳聚糖微球吸附水中As(Ⅲ)的实验研究

文章主要考察实验室制得的乙二胺改性磁性壳聚糖微球对毒性高,迁移能力强的A(sⅢ)去除效果。通过单因素实验研究了pH值、吸附时间、A(sⅢ)溶液初始浓度和吸附剂投加量对磁性壳聚糖微球吸附除A(sⅢ)效果的影响。实验结果表明在pH值为2,吸附时间为90 min,磁性壳聚糖微球投加量为0.4 g时,对初始浓度为10 mg/L,体积为100 mL的A(sⅢ)溶液去除率达到96.96%,吸附后溶液中A(sⅢ)浓度仅为0.304 mg/L,低于我国污水综合排放标准中砷含量标准值。磁性壳聚糖微球的解吸实验表明,吸附剂解吸4次后,对A(sⅢ)的去除率仍达到95%以上,吸附性能稳定,具有较好的可重复利用性。因此,磁性壳聚糖微球是一种去除低浓度含砷废水非常有效的材料。     

磁性荞麦壳炭的制备对水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

以当地农业废弃物荞麦壳为原料,用硝酸改性后负载磁性Fe3O4,得到一种易于分离的吸附剂荞麦壳磁性炭。在空气为载气的氛围中,用SHMADZU DTG-60差热-热重分析仪得到荞麦壳的最佳热解温度为589℃,XRD分析结果表明磁性荞麦壳炭晶体构成主要由半晶体涡轮层碳和一些矿物质组成,并检测到了Fe3O4的特征峰,通过傅里叶红外光谱分析(FTIR)表明磁性荞麦壳炭表面在3 426 cm-1较宽的吸收峰为磁性物质与荞麦壳炭缔合形成的—OH。探究了在不同影响因素下荞麦壳磁性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果,结果表明,当pH值为5、Cr(Ⅵ)浓度150 mg/L、吸附时间为150 min、荞麦壳磁性炭对Cr(Ⅵ)的去除率达到98.3%。用Langmuir和Freundlich吸附模型对该吸附过程进行拟合,发现磁性荞麦壳炭对Cr(Ⅵ)的吸附更符合Langmuir吸附模型。     

刚果红分子印迹聚合物纳米微球的合成及吸附性能

本研究以刚果红为模板分子,α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,乙腈为致孔剂,2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用沉淀聚合法制备了刚果红分子印迹聚合物纳米微球(MIP).通过扫描、透射电镜对聚合物的结构和形貌进行了表征,结果显示制备的MIP微球的粒径在90 nm左右,粒径较为均匀.利用氮气吸附脱附实验测定了聚合物颗粒的比表面积和孔容.并对诸多吸附影响因素以及分子印迹聚合物的吸附能力、选择性和重复利用率进行了分析.结果表明,MIP对刚果红表现出较好的选择性识别能力,可多次循环使用,能用于染料废水中刚果红的选择性吸附.     

磁性生物炭球的制备及其对土壤中Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

以松木屑与海藻酸钠为碳源,FeCl3为交联剂与赋磁剂,制备了磁性生物炭球(MB).利用海藻酸钠与FeCl3之间发生的交联反应实现了同步成型与赋磁.利用BET、SEM、XRD、FT-IR、VSM等分析手段对MB进行了表征,证明了MB具有较大的比表面积和良好的孔隙结构,其表面成功负载了Fe3 O4并具有良好的磁性.低温热解...     

雌激素多模板分子印迹磁性金属有机骨架复合材料的制备及其吸附性能研究

以6种雌激素为模板分子,磁性金属有机骨架M-MIL-101(Cr)为载体,制备了一种新型分子印迹聚合物（MIPs）复合材料,对水溶液中的雌酮（E1）、雌二醇（E2）、雌三醇（E3）、乙炔雌二醇（EE2）、己烯雌酚（DES）和己烷雌酚（HEX）进行同步选择性吸附分离.同时,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪等对材料进行了表征,并考察了MIPs复合材料对6种雌激素的吸附特性.结果表明,MIPs对6种雌激素的吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir模型,平衡时间约为30～60 min,温度为298 K时的平衡吸附容量为38.99 mg·g-1.吸附热力学数据显示,吸附过程一个放热的、自发性的过程.材料对双酚A、黄体酮的相对选择性系数在1.52～7.35之间,经过4次吸附-脱附循环后,吸附容量仍能达到原来的93%,表明MIPs复合材料具备良好的选择性与再生性能.     

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。     

溶剂热法制备磁性生物质炭吸附对硝基苯酚

将法桐树叶煅烧得到生物质炭(BAC),以溶剂热法将Fe_3O_4原位生成负载于BAC表面制备磁性生物质炭复合材料(BAC/Fe_3O_4)。用SEM、XRD、TEM、IR、VSM等对复合材料进行表征。实验结果表明:BAC/Fe_3O_4对对硝基苯酚的吸附在溶液pH为10.0的条件下有较高的吸附量,吸附行为符合朗格缪尔吸附等温线,最大吸附量为246.3 mg/g,吸附过程符合伪二级反应动力学方程,吸附速率较快。该材料可以有效地去除对硝基苯酚,在去除有机污染物方面有较大潜力。     

壳聚糖基硫酸根印迹吸附材料的制备与性能

文章以壳聚糖为功能单体,以硫酸根为印迹离子,制备了壳聚糖基硫酸根印迹吸附材料,并对其进行表征,采用静态吸附法考察其对水中硫酸根的吸附性能。试验发现：在壳聚糖基硫酸根印迹吸附材料中,铜离子首先与壳聚糖的氨基N原子及仲羟基的O原子发生配位,然后以铜离子为“媒介”,硫酸根以离子对的形式与铜离子发生复合,交联之后可脱除硫酸根形成与硫酸根离子相匹配的空间结构。交联反应和印迹反应大大降低了壳聚糖的结晶度,形成了其无定形的结构;壳聚糖基硫酸根印迹吸附材料吸附硫酸根离子的吸附平衡时间为60 min,准二级动力学模型拟合结果显示对硫酸根的平衡吸附容量为63.21 mg/g。印迹技术形成与目标硫酸根离子相匹配的空间结构,大大提高了壳聚糖基硫酸根印迹吸附材料对硫酸根离子的吸附抗干扰能力。     

多壁碳纳米管表面共价偶联分子印迹聚合物及其对水中双酚A的吸附性能

通过羧化、酰氯化、酰胺化反应在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面引入不饱和侧链(－CH＝CH2),然后以双酚A(BPA)为模板分子,4-乙烯吡啶(4-VP)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,在MWCNTs－CH＝CH2表面制备一种新型的分子印迹聚合物纳米材料.采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析对制备吸附剂(MWCNTs@BPA-MIPs)的结构与形态进行了表征且证实有一层稳定的分子印迹聚合物(MIPs)接枝在MWCNTs的表面通过平衡结合实验与斯卡查德(Scatchard)分析证实了印迹聚合物的吸附性质.结果证实,BPA的吸附容量高达123.8 mg·g-1,而且与模板分子BPA的类似物双酚C(BPC)和邻硝基酚(o-NP)比较,MWCNTs@BPA-MIPs对BPA具有更好的选择性和更快的吸附动力学特性.     

Selective sorption of perfluorooctane sulfonate on molecularly imprinted polymer adsorbents

Perfluorooctane sulfonate (PFOS), as a potential persistent organic pollutant, has been widely detected in water environments, and has become a great concern in recent years. PFOS is very stable and difficult to decompose using conventional techniques. Sorption may be an attractive method to remove it from water. In this study, the molecularly imprinted polymer (MIP) adsorbents were prepared through the polymerization of 4-vinylpyridine under different preparation conditions in order to remove perfluorooctane sulfonate (PFOS) from water. The MIP adsorbents using perfluorooctanoic acid (PFOA) as the template had good imprinting effects and could selectively remove PFOS from aqueous solution. The sorption behaviors including sorption kinetics, isotherms, and effect of pH, salt, and competitive anions were investigated. Experimental results showed that the sorption of PFOS on the MIP adsorbents was very fast, pH-dependent, and highly selective. The achieved fast sorption equilibrium within 1 h was attributed to the surface sorption on the fine adsorbents. The sorption isotherms showed that the sorption selectivity of PFOS on the MIP adsorbents decreased at high PFOS concentrations, which may be due to the double-layer sorption and the formation of PFOS micelles on the sorbent surface. The sorption of PFOS on the MIP adsorbents was mainly dominated by the electrostatic interaction between the protonated vinylpyridine on the adsorbent surface and the anionic PFOS. The prepared MIP adsorbents can potentially be applied in water and wastewater treatment for selective removal of PFOS.     

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.     

磁性生物炭及其老化后对Cd2+的吸附性能影响

磁性生物炭（FBC）是一种具有良好吸附性能且可实现磁分离的吸附材料,但制备过程磁性前驱体用量及老化作用是否影响其结构和吸附重金属的能力却鲜有研究。以水稻秸秆和铁盐为原料制备不同铁炭质量比（1∶4、1∶2和1∶1,记作FBC-4、FBC-2、FBC-1）的FBC,比较其表面形态、官能团等理化性质,以及对Cd²⁺的吸附性能的差异;利用自然老化和高温老化2种物理方法研究老化作用对磁性生物炭理化性质和吸附性能的影响。结果表明：与普通生物炭（BC）相比,FBC具有更大的比表面积和孔容,含氧官能团数量增多,并且出现Fe—O的特征峰,FBC-4、FBC-2、FBC-1的饱和磁化强度随着单位生物炭载铁量增加而增大,分别为0.64、2.21和17.69 A·m²/kg;BC和FBC对Cd²⁺吸附等温线和动力学曲线均符合Langmuir方程和准二级动力学方程,拟合出的平衡吸附量和理论最大吸附量关系为FBC-1>FBC-4>FBC-2>BC,即磁改性可以提高对Cd²⁺的平衡吸附量,且FBC-1对Cd²⁺的吸附能力最强;FBC-1经过2个月的自然老化和高温老化后,比表面积分别下降45.8%和36.4%,平均孔径分别增加72.7%和43.2%,饱和磁化强度分别增加至33.53和26.65 A·m²/kg;老化作用会降低磁性生物炭对Cd²⁺的吸附能力,其平衡吸附量由老化前的36.97 mg/g减小至30.97 mg/g（自然老化）和28.22 mg/g（高温老化）,理论最大吸附量由63.80 mg/g分别下降至46.68和40.29 mg/g,相比于自然老化,高温老化作用对磁性生物炭Cd²⁺的吸附性能的抑制作用更明显。

     

Interference of iron as a coagulant on MIB removal by powdered activated carbon adsorption for low turbidity waters

Powered activated carbon (PAC) is widely used in water treatment plants to minimize odors in drinking water. This study investigated the removal of 2-methylisoborneol (MIB) by PAC adsorption, combined with coagulation using iron as a coagulant. The adsorption and coagulation process were studied through different case scenarios of jar tests. The analysis evaluated the effect of PAC dosing in the liquid phase immediately before or after the coagulant addition. Ferric sulphate was used as the coagulant with dosages from 10 to 30 mg/L, and PAC dosages varied from 10 to 40 mg/L. The highest MIB removal efficiency (about 70%) was achieved without the coagulant addition and with the highest PAC dosage (40 mg/L). Lower MIB removal efficiencies were observed in the presence of coagulant, showing a clear interference of the iron precipitate or coagulant in the adsorption process. The degree of interference of the coagulation process in the MIB removal was proportional to the ratio of ferric hydroxide mass to the PAC mass. For both cases of PAC dosing, upstream and downstream of the coagulant injection point, the MIB removal efficiency was similar. However, MIB removal efficiency was 15% lower when compared with experiments without the coagulant application. This interference in the MIB adsorption occurs potentially because the coagulant coats the surface of the carbon and interferes with the MIB coming in contact with the carbon’s surface and pores. This constraint requires an increase of the PAC dosage to provide the same efficiency observed without coagulation.     

粉末活性炭粒径对水中菲吸附动力学的影响效应研究

以菲为目标污染物,研究了粉末活性炭(PAC)在微尺度(1～ 100.Μm)下的粒径效应对多环芳烃吸附性能的影响.实验中按照中值粒径将研磨后得到的粉末活性炭划分为:PAC-1 (19 μm)、PAC-2(46μm)、PAC-3(76 μm).通过比表面积及孔隙度自动分析仪、原位拉曼光谱、扫描电镜等手段对PAC物化性质进行表征,发现粒径减小使PAC的BET比表面积和总孔容增加了10％ ～20％左右,而对PAC表面化学性质的影响较小.PAC的粒径分布对其吸附性能有显著影响,这种影响主要体现为吸附速率成倍的增加,其次是吸附容量有30％ ～36％的增幅.分别用3种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明,伪二级动力学方程的拟合程度最高,PAC-1有最大的吸附速率常数k,并且随着粒径的减小,k值逐渐增大.     

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.     

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.