Ni-MOFs对水中全氟烷基醚磺酸盐的吸附性能及机理

为有效去除水中的全氟烷基醚磺酸盐(F-53B),采用溶剂热法合成二维Ni-MOFs和三维Ni-MOFs材料。采用XRD、FTIR、SEM、N₂吸/脱附实验和热重分析对材料的结构形貌和热稳定性进行了表征,采用动力学和热力学实验以及对比分析,考察了Ni-MOFs对水中F-53B的吸附性能,并进一步结合理论计算探究了可能的吸附机理。结果表明,2种材料均具有明显的晶型,其中Ni是以双齿配位模式与有机骨架进行结合,二维Ni-MOFs呈现分散片层结构,三维Ni-MOFs则呈现出块状结构,二维Ni-MOFs比三维Ni-MOFs具有更高的比表面积、孔隙率和热稳定性。2种材料对F-53B的吸附均符合准二级动力学方程和Freundlich等温方程,二维Ni-MOFs的吸附速率常数和吸附容量分别达到0.002 4 g·(min·mg)⁻¹和451.2 mg·g⁻¹,比三维Ni-MOFs分别高出20%和16%,吸附过程以非均质多层吸附为主,受共存阴离子的影响较小。对F-53B的吸附性能与2种材料的构效有关,活性吸附位点和限域作用决定了二维Ni-MOFs比三维Ni-MOFs更优的吸附特性,吸附过程主要受静电作用控制。以上研究结果表明二维Ni-MOFs对F-53B的吸附性能较好,具有良好的应用前景。     

新型氨化菌丝体吸附剂的制备及吸附典型内分泌干扰物的研究

以产黄青霉(Penicillium chrysogenum)菌丝体为原料,通过2步化学反应将含有大量氨基的聚乙烯亚胺(PEI)嫁接到菌丝体表面,优化反应条件,得到最佳的氨化菌丝体吸附剂.该氨化吸附剂的等电点为pH 10.2,是一种表面带正电荷的菌丝体吸附剂,能有效吸附水中的阴离子内分泌干扰物五氯酚钠(PCP)、2,4二氯苯氧乙酸(2,4-D)和全氟辛烷磺酸钾(PFOS).3种污染物的吸附等温线符合Langmuir方程,15℃时最大吸附量分别为342.9、234.1、1725.6 mg/g.热力学计算表明,3种污染物的吸附均是自发发生的,2,4-D和PFOS的吸附是吸热反应,而PCP是放热反应.     

强力霉素在凹凸棒土上的吸附行为

通过等温吸附平衡法研究了强力霉素在凹凸棒土上的吸附行为,考察了pH、反应时间、离子强度和离子类型等因素对吸附的影响,探讨了吸附机理.结果表明,pH=8.5时,饱和吸附容量最大,为293.35μmol.g-1;强力霉素在凹凸棒土上的吸附可用Langmuir型等温方程和准二级动力学方程很好地拟合;离子强度对强力霉素的吸附影响不是很明显;0.05 mol.L-1NaOH能显著地将强力霉素从凹凸棒土上解吸下来.红外表征结果说明凹凸棒土对强力霉素的吸附可能是化学吸附,酸性条件下,强力霉素主要通过阳离子交换、静电作用、氢键作用等吸附在凹凸棒土上,部分H+可能通过强力霉素质子化吸附到凹凸棒土上.弱碱性条件下主要通过水桥接,与凹凸棒土层间阳离子配位以及结合于凹凸棒土边缘吸附位点达到吸附.     

SDBS/Na+对红壤胶体悬液稳定性的影响

土壤中普遍存在的有机污染物和无机离子与土壤胶体颗粒的相互作用深刻地影响着土壤中一系列物理、化学和生物学过程.选取红壤胶体作为对象,利用动态光散射技术研究了不同浓度十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Na+作用下红壤胶体颗粒的凝聚过程,并结合体系的pH和Zeta电位分析了SDBS/Na+与土壤胶体颗粒相互作用的机制.结果表明:①相同浓度Na+作用下,随着SDBS浓度的升高,土壤胶体悬液稳定性增强.例如120 mmol·L-1Na+作用下,随着SDBS浓度从0 mmol·L-1升高到10 mmol·L-1,凝聚体有效粒径从702 nm下降至193 nm,总体平均凝聚速率从28.6 nm·min-1减小到3.36 nm·min-1;②相同浓度SDBS作用下,随着Na+浓度的升高,体系Zeta电位绝对值显著降低,凝聚体有效粒径逐渐增大,凝聚速率逐渐加快;③仅SDBS作用下,随着SDBS浓度的升高,体系Zeta电位绝对值从47.6 mV增加到62.2 mV,体系pH从6.17升高到6.76,但均小于土壤胶体悬液本身的pH(6.89).因此,SDBS通过疏水作用和静电作用吸附于土壤胶体颗粒表面,增加了颗粒表面的负电荷数量,降低了作用于胶体颗粒表面的有效Na+浓度(SDBS疏水长链的空间阻碍和高浓度SDBS所形成的胶束结构对Na+的吸附),使得胶体悬液稳定性增强,需要添加更多的Na+才能发生凝聚.     

磁性环氧丙基三甲基氯化铵-β-环糊精复合水凝胶对草甘膦的吸附性能

为有效去除水中的草甘膦,合成了一种磁性环氧丙基三甲基氯化铵-β-环糊精复合水凝胶(MGTA-CDCH),且对其进行了结构表征,探究了溶液初始pH、草甘膦浓度等对MGTA-CDCH吸附性能的影响。结果表明：在pH=3~10.5时,MGTA-CDCH的Zeta电位均能够保持在27 mV以上;MGTA-CDCH对草甘膦的吸附过程符合Sips等温线模型,饱和吸附量为179.2 mg·g⁻¹,且在1 h内可达到饱和吸附容量的96.6%;由于草甘膦属于阴离子有机物,MGTA-CDCH中季胺基团和羟基基团可以与其发生静电和氢键作用,因此,溶液pH对吸附作用影响较大,pH=3~7为吸附的适用范围,此后,随着pH的升高,MGTA-CDCH对草甘膦的吸附量明显下降。此外,腐殖酸对MGTA-CDCH吸附草甘膦存在较为明显的抑制效果,但抑制效果随着腐殖酸浓度的升高而减弱;MGTA-CDCH在5次循环再生后仍能保持86%的吸附容量。上述研究结果表明,MGTA-CDCH在含草甘膦废水处理中具有潜在的应用价值。     

高吸附量有机聚合物的合成及其对亚甲基蓝吸附性能研究

为开发高效染料吸附剂,以丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为单体,N,N''-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为偶联剂合成了一种新型有机聚合物（KAA）,并以红外光谱（FTIR）与扫描电镜（SEM）对其进行表征.选用典型阳离子染料亚甲基蓝（MB）为研究对象,研究KAA对MB的吸附动力学、吸附热力学以及溶液pH值和不同阳离子对吸附的影响.结果表明,实验浓度范围内KAA对亚甲基蓝的最大吸附量为1558 mg·g^-1,能够在1.5 h内达到吸附平衡,吸附动力学符合准一级动力学模型,吸附等温线符合通用等温模型（a general model）,吸附热力学数据表明吸附过程为自发、放热的熵减过程.KAA对亚甲基蓝的吸附具有较宽的pH适用范围,吸附剂具有良好的pH缓冲能力,阳离子对吸附具有较强的抑制作用,抑制作用大小为Al³⁺ > Ca²⁺ > Na⁺.研究表明吸附的主要驱动力为静电作用和π-π相互作用.与其他吸附剂相比,KAA对亚甲基蓝具有超高的吸附量以及酸碱耐受能力,更符合实际应用需求.     

悬浮酵母菌对重金属Hg(Ⅱ)的吸附机理

通过扫描电子显微镜、能量分析谱、红外光谱和悬浮酵母菌的动电电位等分析手段,研究了悬浮酵母菌对Hg(Ⅱ)的吸附机理.由扫描电镜图像及能量分析谱可以看出,悬浮酵母菌吸附Hg(Ⅱ)后形态发生变化,悬浮酵母菌对Hg(Ⅱ)的吸附存在离子交换吸附;动电电位及pH曲线分析表明,悬浮酵母菌的零电点为pH=3.7,pH值是影响吸附效果的重要因素,溶液pH值为4.33时,吸附效果最好,去除率为99.95%;溶液pH＜4.0时,静电作用为主要的吸附机理;从吸附等温线可以得出,在溶液中Hg(Ⅱ)的初始质量浓度为601.8 mg/L,菌质量浓度为20g/L时,吸附达到饱和,此时的负载量为10.24 mg/g;红外光谱分析表明,悬浮酵母菌对Hg(Ⅱ)的主要吸附位点为-OH、-NH2、C=O、P=O和S=O.     

有机改性膨润土治理压载水有害生物的初步研究

船舶压载水造成的有害生物外来入侵问题已经引起世界性关注,本研究以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)为改性材料,通过膨润土颗粒的表面吸附及离子交换作用对膨润土进行了改性,并以常见于我国沿海的海洋生物种小球藻(Chlorella sp.)、新月菱形藻(Nitzchia closterium)为目标生物,研究了有机膨润土对压载水中有害生物的去除作用.实验结果表明膨润土与HDTMAB发生了有效结合,微观结构和形貌发生改变.当有机膨润土的用量为0.02 g/L时,在24 h内小球藻的去除率大于85%,新月菱形藻的去除率大于90%,而未经改性处理的原土在相同用量下没有表现出明显的去除作用,这表明膨润土通过有机改性除藻能力显著增强.同时对有机膨润土除藻机理进行分析,有机膨润土表面静电作用和季铵盐离子亲脂性长脂肪链的网捕作用及灭杀作用是有机改性膨润土去除微藻细胞的主要原因.     

静电作用下的气溶胶粒子在液滴表面沉降效应的研究

介绍了气溶胶粒子在液滴表面沉降效率的计算方法、分析了气溶胶粒子、液滴均荷电或其中之一荷电时，在粘性流场和势流场中液滴表面捕集效率，并与他人的研究成果（近似理论解和数值解）进行了对比。     

离子强度对吸附影响机理的研究进展

本文介绍了水溶液中离子或分子的水合、吸附剂表面的双电层模型以及内层与外层表面络合物,在此基础上讨论了离子强度对吸附的影响.一般来说,溶液的离子强度增大时,吸附质与吸附剂之间的静电作用减弱,疏水作用增强,络合作用变化不大.电解质离子能通过与吸附质离子产生离子交换竞争、对吸附质产生盐析或盐溶效应、改变溶液中大分子吸附质分子的大小、与吸附质离子形成离子对等方式影响吸附。