硅基纳米凝胶固化重金属的实验研究

本文利用硅基纳米凝胶与冶炼渣,研制了一种硅基纳米稀土凝胶固化物来固化/稳定重金属,采用浸出实验研究了硅基纳米凝胶技术对重金属的固化/稳定效果,并进一步探讨了重金属的迁移机制和长期安全性。研究表明：碳酸锂渣经过硅基纳米稀土凝胶技术固化形成硅基纳米稀土凝胶固化物后,经硫酸硝酸法浸出实验,重金属浸出浓度远低于规定的上限值,锁定率均在93.5%以上,而且各种耐久性能远超普通混凝土,安全性优良。因此,硅基纳米凝胶可以成为固化/稳定化有害元素的可靠材料。     

环保型糠醛树脂凝胶体系研制与应用

凝胶体系研制过程中常用有毒有害的甲醛作为引发剂合成树脂交联剂,不符合现行法律安全环保要求,自主研制用糠醛取代甲醛合成糠醛树脂交联剂及其凝胶体系的方法及配方。现场实验结果表明,环保型糠醛树脂凝胶体系具有较好的耐温、耐盐性能,岩心封堵率大于90%,在低渗透裂缝性储层现场应用6井次,措施后封堵效果明显,吸水剖面改善良好,增产原油985t,经济创效360万元,投入产出比1∶2.4,有效保障了水驱开发的效果,在低渗透裂缝性储层具有较大的应用潜力。     

Chemically modified silica gel with 1-{4-[(2-hydroxy-benzylidene)amino]phenyl}ethanone: Synthesis, characterization and application as an efficient and reusable solid phase extractant for selective removal of Zn(II) from mycorrhizal treated fly-ash samples

1-{4-[(2-hydroxy-benzylidene)amino]phenyl}ethanone functionalized silica gel was synthesized and used as a highly efficient, selective and reusable solid phase extractant for separation and preconcentration of trace amount of Zn(II) from environmental matrices. The adsorbent was characterized by fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), elemental analysis,¹³C CPMAS NMR spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA) and BET surface area analysis. The dependence of zinc extraction on various analytical parameters such as pH, type and amount of eluent, sample flow rate and interfering ions were investigated in detail. The material exhibited superior adsorption efficiency for Zn(II) with high metal loading capacity of 1.0 mmol/g under optimum conditions. After adsorption, the recovery (> 98%) of metal ions was accomplished using 1.0 mol/L HNO₃ as an eluent. The sorbent was also regenerated by microwave treatment in milder acidic environment (0.1 mol/L HNO₃). The lower detection limit and preconcentration factor of the present method were found out to be 0.04 μg/L and 312.5 respectively. The modified silica surface possessed excellent selectivity for the target analytes and the adsorption/desorption process remained effective for at least ten consecutive cycles. The optimized procedure was successfully implemented for the extraction of Zn(II) from mycorrhizal treated fly ash and pharmaceutical samples with reproducible results.     

纳米二氧化钛光催化剂的研制

采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯为钛源、无水乙醇为溶剂、冰醋酸为抑制剂来制备纳米TiO2光催化剂,通过光催化降解甲基橙水溶液评价体系,根据需要改变实验所用的原料、制备方法和工艺过程,考察蒸馏水、冰醋酸、无水乙醇各因素量对制备的纳米TiO2催化活性的影响。结果表明当V(钛酸四丁酯):V(冰醋酸):V(蒸馏水):V(无水乙醇)=2:1.2:8:36,脱出率可达到95%以上,为实验条件下纳米Tio2的最佳制备工艺条件。     

加速溶剂萃取-凝胶净化色谱-气相色谱质谱法测定农用地土壤中有机氯农药方法研究

通过对加速溶剂萃取、平行蒸发及净化方法等环节的优化实验,建立了加速溶剂萃取-凝胶净化色谱-气相色谱质谱法测定农用地土壤中23种有机氯农药的检测方法。结果表明,方法检出限为0.0034~0.0052 mg/kg;对化合物质量分数为0.25 mg/kg的土壤加标样品进行平行实验,回收率为82.0%~93.7%;测定结果的相对标准偏差（RSD）≤8.7%。对土壤有证标准质控样品进行分析,测定结果均在验收范围之内。该方法准确可靠,灵敏度较高,样品净化效果较好,能够满足农用地土壤中有机氯农药残留痕量分析的要求。     

壳聚糖增强疏水性硅气凝胶的制备及其吸油性能研究

许多石油加工行业产生的大量含油废水引起的水污染问题对环境与人类健康构成严重威胁,因此,基于当前含油废水处理技术,绿色、高性能吸油材料的开发尤为重要. 本文采用溶胶-凝胶法和常压干燥法制备了壳聚糖改性二氧化硅气凝胶(CS-SAS),通过扫描电子显微镜(SEM)、红外线光谱分析仪(FTIR)、电子万能试验机、热重分析仪、静态接触角测量仪等对材料进行表征测试,对比分析引入壳聚糖(CS)对纯硅气凝胶(SAS)结构性能的影响. 结果表明:CS-SAS是表面具有颗粒状的乳白色块体,添加少量壳聚糖粉末使二氧化硅球状小颗粒联结更紧密形成连续网络状结构,较SAS更加疏松多孔;壳聚糖的加入使得材料结构更加稳定,与SAS相比,CS-SAS的疏水性、热稳定性均有所改善,抗压性能明显增强,提升至66.2%,对多种油品和有机溶剂具有良好的吸附能力,在重复10次吸附-挤压回收试验后依然保持较强的吸附性能,最大吸附能力可达自身重量的12倍. 研究显示,经壳聚糖改性后的材料提高了对油水混合物的吸附性能和可重复使用性,可实现较低成本并且高效地进行油水分离的目的.      

GA-g-PAMPS/AA/ST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能

采用微波辐射技术,通过接枝共聚反应制备了阿拉伯胶（GA）-g-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）/丙烯酸（AA）/海泡石黏土（ST）（GA-g-PAMPS/AA/ST）复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶进行了表征,研究了水凝胶对水溶液中亚甲基蓝（MB）染料的吸附性能.结果显示：GA、ST和AA与AMPS发生了接枝共聚反应,形成具有均匀三维网络结构的复合水凝胶.0.025g水凝胶可以使体积为50mL、pH值为6.4、浓度为600mg/L的MB溶液的吸附量和吸附率分别达1146mg/g和95.5%,水凝胶具有较好的重复利用性能.Freundlich等温模型和准二级动力学模型能更好地描述吸附过程.热力学研究表明水凝胶对亚甲基蓝吸附是自发、吸热和不可逆的过程.该水凝胶可用作阳离子染料和阳离子型污染物的潜在候选生物质吸附剂.     

SO32-/HSO5-体系去除印染生化尾水溶解性有机污染物

印染废水常规生化处理尾水中仍残余一定浓度的溶解性有机污染物（DOM）和新标准严格管控的苯胺.采用亚硫酸钠活化过硫酸氢钾复合盐（SO₃^2-/HSO₅^-）产硫酸根自由基（SO₄^-·）高级氧化体系对尾水进行深度处理,并基于响应面法优化初始pH值、反应温度、SO₃^2-/HSO₅^-物质的量比和HSO₅^-投加量对COD和苯胺去除效果的单独及交互影响.结果表明该体系对苯胺具有非常显著的去除效果,同时对COD亦有一定的降解能力.影响因子对COD和苯胺降解效果贡献排序分别为：温度>n（SO₃^2-）/n（HSO₅^-）>n（HSO₅^-）>初始pH值和n（HSO₅^-）>n（SO₃^2-）/n（HSO₅^-）/初始pH值>温度.在实验优化后得到的最佳条件下（pH=6.8,温度为53℃,SO₃^2-/HSO₅^-物质的量比为1.6,HSO₅^-投加量为37.1mmol/L）反应10min,出水的COD和苯胺去除率分别达到33%和90%.进一步分析了印染生化尾水处理前后DOM的荧光和分子特性,三维荧光光谱（3DEEMs）发现芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢产物是原尾水中DOM的主要组分,经不同氧化条件下出水中DOM的荧光强度明显降低且性质发生改变,荧光区域标准体积削减了42.03%~77.67%;同时观察到氧化出水中类色氨酸（Ex/Em=230~225nm/340~330nm）峰值发生了5~10nm的蓝移,推测尾水中稠环芳烃分解为小分子,共轭基团和芳香环数量减少;凝胶渗透色谱（GPC）结果表明DOM中大分子（0.45 μm~100kDa）物质比例为41%,中等分子（12~100kDa）物质的比例为48.9%,峰值分子量（Mp）为56.324kDa,Mw/Mn=2.168,处理后的出水Mp主要分布在12.28~17.56kDa范围内,小分子物质数量增多,结构和种类发生变化;气相色谱质谱（GC-MS）进一步揭示氧化出水中的烷烃类物质含量明显降低,主要副产物为一些酯类、醇类和脂肪酸物质,为后续进一步生化处理创造了条件.     

高分子改性黄原胶/羟基磷灰石复合水凝胶的制备及其吸附金属离子性能

以黄原胶为接枝骨架,丙烯酸为单体,羟基磷灰石为无机组分,通过氧化还原聚合反应,制备了高分子改性黄原胶/羟基磷灰石复合水凝胶(XG-g-PAA/HAP).红外光谱和扫描电镜表征发现,在低温条件下(50℃)成功制备了XG-g-PAA/HAP.将XG-g-PAA/HAP用作水体重金属离子吸附剂,结果表明:当pH1时,XG-g-PAA/HAP吸附容量较小,随着pH增大,吸附容量快速增大,当pH4时,吸附容量达到平衡;90%以上的金属离子在30 min内可被清除.当[Cu~(2+)]=300 mg·L~(-1)和[Pb~(2+)]=600 mg·L~(-1)时,XG-g-PAA/HAP吸附容量达到最大值.重复吸附-脱吸附5次后,吸附容量仍可保持初始的80%,所制备的XG-g-PAA/HAP有望成为一种有效的水体重金属离子吸附剂.     

水玻璃常压制备块状SiO_2气凝胶及特性的研究

以廉价水玻璃为硅源,常压干燥制备出了低密度、高性能的块状SiO_2气凝胶,结果表明:所制备的SiO_2气凝胶平均密度在0.11~0.15 g/cm3,比表面积在450~650 m~2/g,孔隙率为90%~98%,具有高疏水性,对甲基红的吸附率可达80%;最佳制备方案为:向20%硅酸钠溶液中加入乙二醇和乙酰胺,硅酸钠与乙二醇和乙酰胺的摩尔比为1∶1∶2,无水乙醇为置换剂,1∶5的三甲基氯硅烷/无水乙醇混合液为表面改性剂,置换和改性时间分别为72 h和24 h;酸的种类、浓度和量,疏水改性剂的种类和比例,干燥工艺,乙二醇和乙酰胺的添加对SiO_2气凝胶的制备都存在影响;所制备的SiO_2气凝胶的疏水性能和吸附性能均非常良好。