负载β-环糊精的矿物和生物炭对甲基橙的吸附性能

采用HCl溶液对沸石（F0）、蛭石（ZH0）、秸秆（J0）和棕榈生物炭（Z0）进行活化预处理,以环氧氯丙烷为交联剂,将β-环糊精（β-CD）负载到原始材料上,制备了4种新型吸附材料F2、ZH2、J2和Z2。采用FTIR、元素分析、SEM和TG等技术对吸附材料进行了表征,探讨了其对甲基橙的吸附性能。表征结果显示,β-CD被成功地负载到沸石、蛭石、秸秆生物炭和棕榈生物炭上。吸附实验结果表明：负载β-CD后的4种材料对甲基橙的平衡吸附量大小顺序为J2> F2> ZH2> Z2;溶液pH和吸附温度的提高可有效提升4种材料对甲基橙的吸附能力。吸附动力学和热力学研究表明,4种材料对甲基橙的吸附过程中物理吸附起着主导作用,且更趋向于单分子层吸附。4种材料均具有良好的重复使用性能。     

pH敏感性β-环糊精微球的制备及其吸附性能

采用反相微悬浮乳液聚合技术制备了β-环糊精(β-CD)微球,用丁二酸酐对β-CD微球进行化学改性,制备了pH敏感性β-CD(pH-β-CD)微球.通过傅里叶红外光谱仪和扫描电子显微镜对微球的结构、粒径和形貌进行了表征.探讨了亚甲基蓝模拟染料废水pH、吸附时间和微球加入量对亚甲基蓝吸附性能的影响.实验结果表明,在亚甲基蓝模拟染料废水pH为10.0、吸附时间为90 min的条件下,当pH-β-CD微球加入量为50 mg时,pH-β-CD微球吸附量为16.1 mg/g;当pH-β-CD微球加入量为250 mg时,pH-β-CD微球对亚甲基蓝的脱色率达96.2%.     

β-环糊精微球吸附对苯二酚单甲基醚的动力学研究

研究了以β-环糊精(β-CD)和环氧氯丙烷为原料,采用反相悬浮聚合法合成的β-CD微球对对苯二酚单甲基醚( HQMME)的静态吸附行为,分析了吸附热力学性质和动力学特征.实验结果表明:β-CD微球对HQMME的吸附过程同时符合Lagergren一级吸附动力学方程和McKay二级吸附动力学方程;β-CD微球对HQMME的吸附等温线可同时用Langmuir等温吸附方程和Freundlich等温吸附方程描述;在不同温度下,β-CD微球吸附HQMME的吸附焓变、吸附熵变、吸附吉布斯自由能变均为负值,说明吸附是一个自发、放热的过程.     

分子识别作用下光催化降解偶氮染料酸性红GR

合成了β-环糊精(β-CD)与偶氮染料酸性红GR(ARGR)的包结物,并采用红外光谱仪对ARGR、β-CD及β-CD与ARGR的包结物进行了表征,表征结果显示,β-CD与ARGR的包结物的特征峰的峰形和强度与β-CD相似,但峰位有明显的偏移,说明ARGR进入了β-CD空腔与β-CD发生了分子识别作用。采用TiO2作为催化剂,研究了β-CD分子识别后ARGR的光催化降解行为,实验结果表明,在ARGR质量浓度为20.0 mg/L、β-CD浓度为1.8×10-5 mol/L、体系pH为4.0、TiO2加入量为1.0 g/L、光催化反应时间为60 min的条件下,经β-CD分子识别后ARGR的光催化降解率可达100%。     

β-环糊精聚合物微球吸附Pb~(2+)的动力学研究

以β-环糊精(3-CD)为原料、环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,制得β-环糊精聚合物(β-CDP)微球。研究了β-CDP微球对Pb~(2+)的吸附特性和动力学。实验结果表明,β-CDP微球对Pb~(2+)的吸附既符合一级动力学方程,也符合二级动力学方程。β-CDP微球对Pb~(2+)的Langmuir吸附等温线的线性拟合方程为ρ_e/Q_m=0.049 5ρ_0+0.030 3,相关系数为0.993 7;β-CDP微球对Pb~(2+)的Freundlich吸附等温线的线性拟合方程为lgQ_e=0.145 4 lgρ_e+0.970 1,相关系数为0.992 9。     

金属有机骨架材料Cu2(BTC)3对CO2的吸附

采用溶剂热法,以均苯三甲酸(H3BTC)为有机配体与硝酸铜进行反应合成了Cu2(BTC).通过XRD和SEM等方法对Cu2(BTC)3进行了表征.实验结果表明,Cu2(BTC)3是一种典型的金属有机骨架(MOFs)材料,呈现规整的八面体晶状结构,晶粒大小为2～20 μm.相同条件下Cu2(BTC)3对CO2的吸附量高于活性炭和活性碳纤维,且随着吸附压力的升高吸附量明显增大,随着吸附温度的降低吸附量也增大.在0.4 MPa、25℃的条件下,用Cu2(BTC)3作吸附剂可以很好地分离CO2体积分数为5％和20％的CO2-甲烷混合气体,且对CO2含量低的混合气体分离效果更好.     

碳纳米管-海藻酸钠复合吸附材料的制备及其对高浓度Cr(Ⅲ)的吸附

以碳纳米管(CNTs)和海藻酸钠(SA)为主要原料,制备了环境友好型的复合吸附材料——CNTs-SA。采用TEM和FTIR技术对吸附材料进行了表征,并采用静态法考察了溶液pH、吸附时间、原料固液比(m(CNTs)∶V(SA))等因素对CNTs-SA吸附Cr(Ⅲ)的影响。表征结果显示,CNTs-SA表面引入了更多的—COOH和—C O基团,导致其吸附Cr(Ⅲ)的效果较CNTs有了显著的提高。实验结果表明:在室温、初始Cr(Ⅲ)质量浓度4 000 mg/L、CNTs-SA加入量21 mg/mL、溶液pH 5、吸附时间3 h、m(CNTs)∶V(SA)=1.0 mg/mL的条件下,CNTs-SA对Cr(Ⅲ)的吸附量为120 mg/g,Cr(Ⅲ)去除率为61.5%;Freundlich等温吸附方程适合描述CNTs-SA对Cr(Ⅲ)的吸附行为。     

金属有机骨架材料Cu3(BTC)2对刚果红的吸附

采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料Cu_3(BTC)_2(BTC为均苯三甲酸根),并对其进行了XRD表征。考察了刚果红初始质量浓度、溶液pH及Na~+浓度等工艺参数对Cu_3(BTC)_2吸附刚果红效果的影响,对其吸附热力学和动力学进行了研究。结果表明:刚果红初始质量浓度增大,吸附量增大,脱色率逐渐降低;酸性条件下的吸附性能好于碱性条件;Na~+对吸附具有抑制作用,Na~+的浓度越高,抑制作用越明显;Cu_3(BTC)_2对刚果红的吸附符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力模型。     

海藻酸钠-聚乙烯醇-聚乙二醇复合膜的制备及其对Cu~(2+)的吸附

采用聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)对海藻酸钠(SA)进行改性,制备了一种新型高效SA-PVA-PEG复合膜。研究了该复合膜对Cu2+的吸附效果。用IR和SEM等手段对复合膜进行了表征。表征结果显示,复合膜内部存在孔状结构,有利于吸附Cu2+。实验结果表明:在初始Cu2+质量浓度50 mg/L、复合膜加入量1 g/L、废水pH=5、吸附温度30℃、吸附时间60 min的最佳条件下,吸附率最高可达90.1%,吸附量达25.3 mg/g;复合膜吸附Cu2+的动力学过程可用二级动力学方程和Elovice方程进行拟合,吸附过程符合Langmuir单层吸附理论。采用浓度为1 mol/L的HCl溶液对吸附后的复合膜进行解吸,当解吸时间为2 min时,解吸率可达80.0%。     

金属有机骨架材料对苯乙烯废气的吸附

采用溶剂热法合成了金属有机骨架(MOF)材料MIL-101、UiO-66和HKUST-1，运用多种技术手段进行了表征，考察了3种MOF材料对苯乙烯的吸附性能。表征结果显示：3种MOF材料均具有较好的分散性、晶体颗粒均匀；MIL-101、HKUST-1和UiO-66的比表面积分别为2 510,1 147,742 m²/g。实验结果表明：在MOF材料用量3.0 g、温度25℃、压力101 kPa的条件下，MIL-101、UiO-66和HKUST-1对苯乙烯的平衡吸附量分别为795,197,126 mg/g;MIL-101对苯乙烯的吸附过程符合准二级动力学模型；MIL-101吸附苯乙烯的过程分为表面吸附、颗粒内扩散和微孔吸附3个阶段，3个阶段对苯乙烯吸附量的贡献率分别为32.5%、61.8%和5.7%;3次连续吸附-脱附实验后，MIL-101对苯乙烯的吸附量基本保持不变，脱附率为98%，远高于木质活性炭(68%)，表现出良好的吸附性能和可再生性。     

酸改性碳材料吸附溶液中U(Ⅵ)

以活性炭、碳纳米管和石墨烯为基体材料,分别采用醋酸、硫酸和硝酸对其进行改性,运用BET、FTIR、SEM等技术对材料进行了表征,详细考察了其对溶液中U(Ⅵ)的吸附性能。实验结果表明：醋酸改性的效果最好,醋酸改性活性炭对U(Ⅵ)的吸附具有更大优势;在吸附时间90 min、吸附剂加入量1.0 g/L、U(Ⅵ)初始质量浓度50 mg/L、醋酸改性活性炭的溶液pH为7、醋酸改性碳纳米管和石墨烯的溶液pH为8的最优吸附条件下,醋酸改性的活性炭、碳纳米管、石墨烯的U(Ⅵ)吸附率分别为90.13%,89.82%,82.08%。表征结果显示：吸附剂对U(Ⅵ)的吸附性能主要取决于其表面羧基、羟基等含氧官能团的数量;吸附剂对U(Ⅵ)的吸附具有化学吸附特征。     

高炉渣对Cd~(2+)的吸附性能

采用包头钢铁集团炼铁厂的高炉渣为吸附剂(粒径0.154 nm)对Cd2+进行吸附,运用SEM技术对吸附剂进行了表征,研究了初始Cd2+质量浓度、吸附剂加入量、吸附时间、吸附温度和废水pH对Cd2+去除率的影响,并探讨了吸附机理。表征结果显示:高炉渣吸附剂具有疏松多孔的特点,表面十分粗糙,比表面积较大。实验结果表明:当吸附温度为室温(28℃)、废水pH为7、初始Cd2+质量浓度为10 mg/L、吸附剂加入量为8 g/L、吸附时间为60 min时,Cd2+去除率达到98.55%;高炉渣对Cd2+的吸附符合拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,且吸附反应易发生。     

硅胶固载胍盐离子液体脱硫材料的制备及其SO2吸附性能

采用一步法分别合成了1,1,3,3-四甲基胍辛二酸盐离子液体([TMG][SUB])和1,1,3,3-四甲基胍聚乙二醇二羧酸盐离子液体([TMG][PBE]),并采用浸渍法将其分别固载到硅胶上,制备了2种硅胶固载胍盐离子液体脱硫材料(固载材料)。对离子液体和固载材料进行了表征,并考察了固载材料对SO2的吸附性能和再生性能。实验结果表明:固载材料对SO2的吸附发挥了离子液体和硅胶的协同作用,离子液体结构中的醚基基团可促进固载材料对SO2的吸附;在固载比为0.2∶1时,所制备的固载材料[TMG][PBE]-SiO2的SO2饱和吸附量为1.22 g/g(以离子液体计,下同),[TMG][SUB]-SiO2的SO2饱和吸附量为1.01 g/g,均大于纯离子液体,且[TMG][PBE]-SiO2的再生性能更好。     

亚铁氰化铜的制备及其对铯的吸附

以亚铁氰化钠和硝酸铜为原料,采用水热合成法制备出亚铁氰化铜(CuFC)吸附剂,对其进行了表征,并考察了CuFC对模拟放射性废水中铯的吸附性能。表征结果显示:产物的分子式为Cu2Fe(CN)6·7H2O,外观为具有清晰几何形状的颗粒物,粒径约为30 nm。25℃下的静态吸附实验结果表明:当初始铯质量浓度为98.01μg/L、CuFC加入量为0.08 g/L、吸附时间为90 min时,达到吸附平衡,铯的去污系数达到1.13×104;用拟二级动力学模型可准确描述CuFC对铯的吸附过程,相关系数为1.000 0;吸附等温线符合Freundlich等温吸附模型。     

Fe/SiO_2复合材料的制备及其对Cd~(2+)的吸附

以Na_2SiO_3为原料、聚乙二醇-2000为结构导向剂,采用溶胶-凝胶和高温煅烧两步法制备SiO_2微球,再以其为载体,采用液相还原法负载零价纳米铁,制得Fe/SiO_2复合材料。采用SEM,FTIR,XRD技术对Fe/SiO_2复合材料的形貌结构进行表征,研究了Fe/SiO_2复合材料对Cd~(2+)的吸附性能。表征结果显示,纳米铁以毛绒状负载在SiO_2微球上。实验结果表明,在溶液pH为5、n(SiO_2):n(Fe)=2、老化温度为70℃的最佳工艺条件下制备的Fe/SiO_2复合材料在25℃时处理Cd~(2+)初始质量浓度为35 mg/L的模拟含Cd~(2+)废水,Cd~(2+)吸附容量为28.10 mg/g。Fe/SiO_2复合材料对Cd~(2+)的吸附作用较符合准二级吸附动力学方程,对Cd~(2+)的等温吸附过程更符合Langmuir模型。     

聚乙烯亚胺改性聚苯胺/氧化石墨烯对Cr(Ⅵ)的吸附性能

采用聚乙烯亚胺(PEI)对聚苯胺/氧化石墨烯(PANI/GO)进行改性得到PEI-PANI/GO,通过XRD、FTIR、BET和SEM技术对PEI-PANI/GO进行表征,并考察了PEI-PANI/GO对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能。表征结果显示,PEI-PANI/GO材料以介孔为主,比表面积为35.12 m²/g,孔体积为0.098 24 cm³/g。实验结果表明,在温度为20 ℃、体系pH为3、溶液中Cr(Ⅵ)初始质量浓度为400 mg/L的条件下,PEI-PANI/GO对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量达117.63 mg/g。PEI-PANI/GO对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附行为更符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,表明吸附过程是单分子层吸附。经过循环吸附再生后第4次使用,PEI-PANI/GO对Cr(Ⅵ)的吸附量从117.63 mg/g降至84.27 mg/g,仍能保持71.64%的吸附量,说明其重复使用性能良好。     

类氧化硅气凝胶吸附材料的制备及其吸附性能

以有机硅高沸物和Na₂SiO₃·9H₂O为原料,采用溶胶-凝胶法制备出疏水性的类氧化硅气凝胶吸附材料。采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外分析仪和比表面与空隙度分析仪对该吸附材料的结构进行表征。表征结果显示,该吸附材料呈海绵状多孔结构,比表面积为294.48 m²/g,孔径分布较宽（为2 ~140 nm）,平均孔径为8.95 nm。实验结果表明：采用该吸附材料常温下静态吸附处理质量浓度为10 mg/L的罗丹明B（RhB）溶液,在类氧化硅气凝胶吸附材料加入量50 g/L、静态吸附时间5 h的最佳静态吸附工艺条件下,RhB去除率为98.8%,吸附后RhB质量浓度为0.124 mg/L;采用该吸附材料常温下动态吸附处理质量浓度为15 mg/L的RhB溶液,吸附4 h后开始穿透,吸附7 h后完全穿透。穿透时间较长,表明该吸附材料具有较大的吸附容量。     

CuO/AC@SiO_2的制备及对H_2S的深度脱除

采用模板法在CuO外包裹一层具有介孔结构的SiO_2,制备了CuO/AC@SiO_2。采用X射线衍射仪对CuO/AC@SiO_2的结构和催化活性位点进行了表征。通过固定床气固吸附实验,研究了CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附脱除性能。表征结果显示,CuO是催化氧化H_2S的活性中心,被氧化成Cu2O后吸附脱除H_2S的性能下降。实验结果表明:CuO/AC吸附H_2S时的有效穿透时间为117 min,CuO/AC@SiO_2的有效穿透时间提高到141 min,CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附性能明显提高;以Cu(NO_3)_2为前驱体的CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附量高于以Cu(AC)_2为前驱体;在Cu(NO_3)_2为前驱体、m(正硅酸乙酯)∶m(CuO/AC)=0.7、吸附温度为90℃的最佳条件下,CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附量达17.40 mg/g。     

氧化石墨烯负载纳米零价铁的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用液相还原法制备氧化石墨烯负载纳米零价铁吸附剂(Fe0/GO),并用于吸附去除溶液中的亚甲基蓝(MB)。考察了溶液p H、吸附温度、吸附时间、初始MB质量浓度对Fe0/GO吸附MB的影响。SEM等表征结果显示:Fe0以球形或短链形负载在GO上,增加了材料的反应活性位点;Fe0/GO的比表面积为158.32 m2/g,等电点为3。实验结果表明:在溶液p H为6、吸附时间5 h、吸附温度25℃的最佳条件下,加入400 mg/L的Fe0/GO,处理初始MB质量浓度为160 mg/L的MB溶液,MB去除率为89.26%,吸附量为125.5 mg/g;Langmuir等温吸附方程和Frenudlich等温吸附方程均能较好地描述Fe0/GO对MB的吸附过程;Fe0/GO对MB的吸附行为遵循准二级动力学方程;计算得出吸附温度为25℃、初始MB质量浓度为160 mg/L时的饱和吸附量为201.2 mg/g,平衡吸附量为124.3 mg/g。     

轻烃类VOCs在活性炭上的动态吸附行为

采用BET,XRD,FTIR技术对两类椰壳活性炭进行了表征,考察了空速和吸附温度对正戊烷和正己烷动态吸附穿透容量(DPC)及穿透时间的影响,并对正戊烷和正己烷的二元竞争吸附过程进行了研究。结果表明:两类活性炭材料的组成和官能团结构相似,具有大量微孔的片状活性炭(FAC)有利于轻烃类VOCs的吸附;采用FAC吸附正己烷时,DPC对空速和温度变化不敏感;二元竞争吸附过程中,开始阶段正戊烷和正己烷同时被吸附,随后已被吸附的正戊烷被强吸附质正己烷部分置换,直至正己烷吸附饱和,与一元吸附相比,正己烷的DPC和饱和吸附容量略有增加,正戊烷的DPC和饱和吸附容量大幅降低。