表面接枝聚乙烯亚胺硅胶微粒对铬酸根的吸附特性

通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷的偶联,将聚乙烯亚胺(PEI)偶合接枝在硅胶微粒表面,制得对铬酸根有强吸附作用的复合型吸附材料PEI/SiO2,并对其化学结构进行了表征; 采用静态法研究了PEI/SiO2对铬酸根的吸附性能及脱附性能.结果表明,凭借强烈的静电相互作用, 硅胶表面的聚胺大分子PEI对铬酸根阴离子可产生很强的吸附作用,饱和吸附量可达0.07 g·g-1(pH=6);等温吸附满足Langmuir吸附等温方程; 介质的pH值对吸附作用有很大的影响, pH值愈小,吸附容量愈大;升高温度吸附量减小,表明静电相互作用导致的吸附作用为一放热过程.以NaOH水溶液为洗脱液,吸附在PEI/SiO2表面的铬酸根阴离子很容易被解吸脱附,便于PEI/SiO2的重复使用.     

改性沸石及添加CaCl2和MgCl2对重金属离子Pb2+吸附特性的影响

研究天然沸石和改性沸石对Pb2+吸附的性能,探讨不同因素对沸石吸附Pb2+的影响.结果表明,天然沸石经过3种不同方法改性后均可促进其对Pb2+的吸附.氢氧化钠改性沸石吸附Pb2+效果最好,其次是硝酸钾改性沸石,氯化铵改性沸石吸附Pb2+效果稍差一些.不同Pb2+初始浓度、沸石使用量、pH和温度均对天然沸石和改性沸石吸附Pb2+有影响.天然沸石和改性沸石对Pb2+的等温吸附可用Langmuir方程和Freundlich方程来拟合,其中Langmuir方程的拟合效果较好,相关系数在0.9203—0.9840之间.CaCl2和MgCl2可影响天然沸石和改性沸石对Pb2+的吸附.当CaCl2和MgCl2的浓度均为10 mmol.L-1时,天然沸石吸附Pb2+量分别比对照处理提高66.6%和54.5%.添加2—10 mmol.L-1CaCl2和MgCl2导致氯化铵改性沸石吸附Pb2+分别比对照处理提高16.4%—18.8%和16.8%—19.9%.研究结果表明,采用沸石去除废水中的Pb元素时必须考虑不同因素的影响,以达到重金属去除效率的最大化.     

高性能铬酸根阴离子表面印迹材料的制备及其离子识别与结合特性

采用表面引发接枝聚合法,首先实施了单体甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA,含叔胺基团的单体)在硅胶微粒表面的接枝聚合,制得接枝微粒PDMAEMA/SiO2;然后以环氧氯丙烷为试剂,使接枝的大分子PDMAEMA发生季铵化反应,实现了接枝微粒的季铵化(Quaternization)转变,制得了功能微粒QPDMAEMA/SiO2;考察了该功能微粒对CrO2-4阴离子的强吸附作用.在此基础上,采用本课题组建立的新型离子表面印迹技术,以CrO2-4阴离子为模板离子,己二胺为交联剂,对功能微粒表面的大分子链QPDMAEMA/SiO2进行了离子印迹,制备了CrO2-4离子表面印迹材料IIP-QPDMAEMA/SiO2,深入研究了其离子识别与结合特性.实验结果表明,该离子表面印迹材料对CrO2-4阴离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性,相对于NO-3和HPO2-4离子,印迹材料IIP-QPDMAEMA/SiO2对CrO2-4离子的识别选择性系数高达8.39和10.02,显示出很高的离子识别能力.     

微波辅助HNO3改性竹炭对Cu2+的吸附性能

以竹炭为原料,采用HNO3(NA)作为改性药剂,通过微波辅助加热的方法对竹炭进行改性;运用Boehm滴定、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDAX)和红外光谱(FTIR)对改性竹炭进行了表征;考察了pH、时间、温度和离子强度等对改性竹炭吸附Cu2+的影响.研究结果表明,微波辅助硝酸改性使得竹炭表面的羧基、酚羟基、内酯基等酸性含氧官能团的数量有所增加;改性竹炭对Cu2+吸附更符合Langmuir等温方程,吸附为自发的吸热过程;吸附动力学符合准二级动力学方程;溶液离子强度增大不利于其对Cu2+的吸附.     

以NH2-MIL-53(Al)为前驱体制备多孔掺碳Al2O3吸附剂及其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

铬是污染性金属元素,铬含量是水质污染控制的一项重要指标,其中Cr(Ⅵ)的毒性最大,且易被人体吸收.本研究以水中的Cr(Ⅵ)吸附传质分离为目标,利用以铝为金属源水热法合成的铝基MOFs为前驱体,600℃煅烧后制备了多孔掺碳Al₂O₃吸附材料,利用现代分析技术对其进行微观结构表征,探究了其吸附作用能力与机制.研究结果表明,XRD、SEM、BET等表征手段证明了NH₂-MIL-53(Al)与多孔掺碳Al₂O₃结构的成功合成.前驱体NH₂-MIL-53(Al)和煅烧后的衍生物多孔掺碳Al₂O₃,在形貌上相似,且多孔掺碳Al₂O₃材料(180.24 m²·g^-1)的比表面积要大于NH₂-MIL-53(Al)(116.73 m²·g^-1).多孔掺碳Al₂     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350~500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明:生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2+和Pb2+的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg(6 g.L-1)时,3种生物黑炭对溶液Cd2+的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2+的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

Fe3O4/C纳米粒子的制备及其对水中罗丹明B的去除

采用溶剂热-水热法合成了碳覆盖的Fe3O4纳米粒子Fe3O4/C,利用扫描电镜(SEM)与红外光谱(FT-IR)对其进行了表征,并研究了其对水中罗丹明B的吸附性能.系统考察了吸附动力学、吸附等温线、吸附剂用量对吸附性能的影响.Fe3O4/C对罗丹明B的吸附在3 h内即可达到平衡,最大吸附量可达13.23 mg.g-1.分别用Langmuir和Freundlich吸附模型解释了Fe3O4/C对罗丹明B的作用机理,吸附反应过程符合准二级动力学方程.结果表明,该吸附剂具有良好的磁效应和吸附性能,可快速去除罗丹明B,去除率高达90%以上;吸附剂可重复利用,成本低,具有环境友好的优势.     

FeCl3改性火山石的磷吸附特征及其生物膜对底泥的氮磷控制作用

低碳背景下,既具备高效磷吸附能力、又能固定化脱氮微生物菌群的环保材料在缓流水体富营养化治理中具有良好的应用前景.以火山石为原料,筛选预处理方法,比较分析氯化铁改性、煅烧改性、复合改性后的磷吸附效果;采用SEM、BET、XRD、FTIR表征技术,结合等温吸附曲线和吸附动力学曲线,探索FeCl₃改性火山石的磷吸附机制;通过底泥培养试验,评价FeCl₃改性火山石生物膜对底泥氮磷释放的控制效果.结果表明5%HCl预处理可提高火山石的总磷(TP)吸附率30%左右,FeCl₃改性和FeCl₃联合焙烧改性可使火山石的TP吸附效率达到95%以上.FeCl₃改性后,火山石比表面积增加,微孔体积减小,平均吸附孔径增大.Fe2O3颗粒负载于火山石表面,—OH活性增加,生成的多羟基产物促进磷絮凝沉降,提高吸附效率. Langmuir和Freundlich方程拟合系数(R²)均大于0.9,最大吸附量为7.30 mg/g,表明FeCl₃改性火山石的磷吸附过程既存...     

有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中吸附解吸特性的影响

采用平衡液吸附法和NH4AC、EDTA溶液解吸法,研究了有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中(<10 μm,10～50μm,50～250 μm)的吸附解吸过程中的影响,为寻求有效控制土壤中Cu2+环境行为的对策措施提供理论支撑.研究结果表明,各粒级微团聚体中有机质对Cu2+的吸附能力随粒级的减小而增强,原土仅次于<10 μm微团聚体.就吸附机制而言,去除有机质后的原土及其各粒级微团聚体在不同吸附机制控制下的吸附能力也有所变化,表现为:去除有机质后,棕壤及各粒级微团聚体对Cu2+的静电吸附能力增强,络合吸附能力和专性吸附的能力均有所降低.分析表明,原土及其不同粒级微团聚体对Cu2+的吸附能力及稳定性的差异,与其重要组成成分有机质有关.     

Ce0.7Zr0.3O2纳米棒的制备及其对柴油车尾气碳颗粒的催化净化性能

本研究以硝酸铈、硝酸锆为原料使用溶剂热合成法,制备了CeO₂-ZrO₂纳米棒催化剂(Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)),并用于柴油车尾气碳颗粒催化净化.催化活性检测证实:Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)纳米棒催化剂可有效净化柴油车尾气碳烟颗粒.在Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)存在下,碳颗粒净化率为10%、50%和90%时,所需温度分别仅为375℃、414℃和455℃,比商用Ce_0.7Zr_0.3O₂和Ce0.3Zr0.7O2催化剂性能更优.采用氮吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H₂-TPR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术对催化剂进行表征.XRD和Raman结果证实,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)主要由立方相CeO₂构成,并掺杂了少量四方相氧化锆.SEM和TEM结果则显示,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂颗粒明显由纳米棒堆积而成,特定的纳米形貌会影响其对碳颗粒的催化氧化活性.XPS结果证明Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂主要具有晶格氧、化学氧和表面吸附氧等氧物种;晶格氧是碳颗粒氧化的活性氧物种,其溢流到催化剂表面可与碳颗粒接触从而提高反应活性;化学氧和表面吸附氧均为表面氧物种,极易与表面固体碳颗粒直接接触,从而可在较低温度下促进碳颗粒的净化.H₂-TPR结果进一步证实了XPS结果,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂的低温还原温度比商用Ce_0.7Zr_0.3O₂催化剂更低,且含有更多的易还原氧物种,这些低温易还原氧物种可以在较低温度下参与催化反应,促进柴油车尾气颗粒物的低温催化净化.     

Preparation and characterization of a new TiO2/SiO2 composite catalyst for photocatalytic degradation of indigo carmin

The TiO₂/SiO₂ composite was prepared by means of the SiO₂-particle-entrapment method. The FTIR data showed the presence of Si–O–Ti stretching vibration band at 970 cm⁻¹ in the TiO₂/SiO₂ composite, suggesting a reaction between TiO₂ and silica on the TiO₂ particle surface during the silicagel formation around the TiO₂ particles. The photocatalytic efficiency of TiO₂ immobilized in silicagel was compared with that of the conventional TiO₂ Degussa P25 catalyst. For this purpose, the degradation of indigo carmin (IC) dye was used as model molecule in the tests. The effect of operational parameters such as catalyst loading and dye concentration on the photocatalytic degradation of the model dye was investigated. The rate of degradation increased with increasing catalyst loading, and when the concentration of the dye decreases.     

碳酸钾改性SiO2-Al2O3复合气凝胶制备及脱碳特性

本文对碳酸钾改性SiO2-Al2O3复合气凝胶的制备、K2CO3碳酸化特性及再生循环脱碳特性进行了研究,采用固定床反应器研究负载率对CO2吸附的影响,结合SEM、BET对样品微观结构进行分析.结果 表明,Na2CO3碱熔烧结过程中,Si—O—Si、Si—O—Al键断裂,晶相结构被破坏,莫来石的共价键转化为霞石的离子键;...     

Removal and recovery of uranium(VI) by adsorption onto a lignocellulosic-based polymeric adsorbent containing amidoxime chelating functional group

A new adsorbent (ABS) with amidoxime functional group was prepared through graft polymerization of acrylonitrile onto banana stem (BS) using ceric ammonium nitrate (CAN)/HNO₃ initiator system, followed by treatment with hydroxylamine hydrochloride in alkaline solution. Infrared spectroscopy, surface area analyzer, thermogravimetry, and potentiometric titration were used for the characterization of the adsorbent. Effective removal of U(VI) ions was demonstrated at the pH range 4.0–6.0. The mechanism for the removal of U(VI) ions by ABS was based on complexation adsorption model. Equilibrium was achieved in approximately 3 h. The experimental kinetic data were analyzed using first-order, second-order, and Elovich kinetic models, and are well fitted with second-order kinetics. The temperature dependence indicates an exothermic process. U(VI) adsorption was found to decrease with increase of ionic strength. The Freundlich isotherm model fitted the experimental equilibrium data well. The adsorption efficiency was tested using synthetic nuclear industry effluents. The maximum adsorption capacity for U(VI) removal was found to be 80 mg g^-1 at 20°C. Adsorbed U(VI) ions were desorbed effectively, about 99% by 0.2 M HCl. Repeated adsorption/desorption cycles show the feasibility of the ABS for the removal of U(VI) ions from water and nuclear industry effluents.     

Fe3O4@SA/Ce微球的表征及对染料的吸附特性

以天然高分子化合物海藻酸钠(sodium alginate,SA)为骨架,结合磁性Fe₃O₄和稀土铈离子Ce(Ⅲ)通过溶液反应制备出一种新型的磁性海藻酸铈复合微球(Fe₃O₄@SA;Ce).采用X射线衍射(XRD)、孔结构比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及振动样品强磁计(VSM)对Fe₃O₄@SA;Ce的结构进行了表征,并以直接桃红12B(direct red 12B,DR 12B)和直接橙S(direct orange S,DO S)两种染料为吸附对象,探讨了Fe₃O₄@SA;Ce的吸附剂性能、吸附动力学和热力学.结果表明,Fe₃O₄@SA;Ce对室温下自然pH染料溶液中DR 12B和DO S均表现出良好的吸附效果,吸附量分别可达464 mg·g^-1和730 mg·g^-1.在不同温度下(298、313、328 K),Fe₃O₄@SA;Ce对DR 12B和DO S的吸附过程均可用拟二级吸附动力学方程准确描述.通过等温吸附研究,发现Fe₃O₄@SA;Ce对两种染料的等温吸附较好地符合Freundlich模型.各种表征结果表明,SA与Ce(Ⅲ)和Fe₃O₄交联反应后生成的Fe₃O₄@SA;Ce凝胶球表面有大量深浅不一的褶皱沟纹,形貌发生了显著变化.作为一种绿色环保、制备方法简单、可高效吸附的磁性高分子复合吸附剂,Fe₃O₄@SA;Ce对高浓度染料具有很好的吸附效果,期望能够在染料废水处理中得到广泛应用.     

秸秆-污泥复合基活性炭的制备及其对1,2,4-酸氧体的吸附特性

以污水处理厂剩余污泥与芦苇秸秆为原料,采用化学活化和高温热解的方法制备了秸秆-污泥复合基活性炭,研究了其各项性质及对1,2-重氮氧基萘-4-磺酸(1,2,4-酸氧体)的吸附性能.结果显示,当污泥与秸秆的质量比为4∶1时,经0.5 mol.L-1的KOH活化并且600℃高温炭化后,复合基活性炭的比表面积和含碳量分别为558.1 m.2g-1和58.9%,比污泥基活性炭提高了9.2%和4.6%,掺杂秸秆能有效提高污泥制备活性炭的比表面积和含碳量;扫描电镜观察显示,复合基活性炭表面呈多孔状.热分析研究发现复合基活性炭前躯体的高温热解过程主要伴随低温区域的脱水以及高温区域的造孔,其800℃热解时的烧失率为43%;N2吸附脱附曲线表明添加秸秆有利于增加活性炭微孔及中孔数量;在25℃下对酸氧体的吸附等温线结果显示,经秸秆掺杂的复合基活性炭其吸附性能明显提高,最大吸附量为56.4 mg.g-1,而同等条件下污泥基活性炭的最大吸附量仅为20.4 mg.g-1,表明复合基活性炭对该染料具有较好的吸附性能.从而本研究也为更好地实现污泥的资源化利用提供了一条有效途径.     

静电纺PA6/PET复合膜的制备及其空气过滤性能

主要研究静电纺纳米/微米纤维复合膜(PA6/PET)的制备及其空气过滤性能,电纺了几种不同密集度的复合膜,研究了其对氯化钠粒子在特定条件下的过滤能力,进行了加载过滤测试,并通过扫描电子显微镜(SEM)对过滤前后纤维膜的表面形态进行观察.结果表明,对于多分散的NaCl粒子来说,过滤材料的过滤效率随着过滤时间的增加而增加.当增大过滤粒子流量时,过滤阻力与流量呈现线性增长关系,但是过滤效率变化不大.本实验中复合膜的最低过滤效率为99.990%.     

硅藻土和膨润土对重金属离子Zn~（2＋）、Pb~（2＋）及Cd~（2＋）的吸附特性

以硅藻土和膨润土作为吸附剂,考察微波加热与否条件下,不同吸附时间、不同吸附剂用量和不同pH值对硅藻土和膨润土分别吸附Zn2＋、Pb2＋、Cd2＋重金属离子的影响.实验结果表明,硅藻土和膨润土对3种重金属离子均有很好的吸附效果,吸附时间对去除率影响不大,数分钟即可达到吸附平衡,微波加热、增加吸附剂用量和提高pH值,都有利于提高3种重金属离子的去除率.     

Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti电极的制备、表征及电催化性能

采用电沉积法制备了Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/Ti 3种电极,运用扫描电镜、X射线衍射仪观察表面形貌与形态,通过线性扫描伏安法在0.1 mol·L-1的H2SO4中测定电极的析氧极化曲线.以对硝基酚(p-NP)为目标污染物,考察了电极的电催化活性,在20 mA.cm-2电流密度下降解100 mg·L-1 p-NP,120 min时表观速率常数分别为0.0370 min-1、0.0265 min-1和0.0180 min-1,COD去除率分别为77.38%、74.07%、66.18%,研究发现在相同的条件下Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti性能更佳,矿化更完全.     

Effective removal of Cd2+ and Pb2+ pollutants from wastewater by dielectrophoresis-assisted adsorption

Dielectrophoresis (DEP) process could enhance the removal the Cd²⁺ and Pb²⁺ with less absorbent. The removal rates of both Cd²⁺ and Pb²⁺ increased with the increase of voltage. The overall removal rate of Cd²⁺ and Pb²⁺ in the binary system is higher than that of Cd²⁺ or Pb²⁺ in the single system. DEP could cause considerable changes of the bentonite particles in both surface morphology and microstructure. Dielectrophoresis (DEP) was combined with adsorption (ADS) to simultaneously and effectively remove Cd²⁺ and Pb²⁺ species from aqueous solution. To implement the process, bentonite particles of submicro-meter size were used to first adsorb the heavy metal ions. These particles were subsequently trapped and removed by DEP. The effects of the adsorbent dosage, DEP cell voltage and the capture pool numbers on the removal rate were investigated in batch processes, which allowed us to determine the optimal experimental conditions. The high removal efficiency, 97.3% and 99.9% for Cd²⁺ and Pb²⁺, respectively, were achieved when the ions are coexisting in the system. The microstructure of bentonite particles before and after ADS/DEP was examined by scanning electron microscopy. Our results suggest that the dielectrophoresis-assisted adsorption method has a high capability to remove the heavy metals from wastewater.