油茶果壳生物炭对氮磷污染物的吸附性能研究

为了寻求农林废弃物的资源化利用途径和开发低成本、高效的氮磷污染物吸附剂,本研究以油茶果壳为原料,制备生物炭应用于氮磷污染物的吸附特性研究。结果表明,热解温度为300℃的油茶果壳炭孔隙结构发达,含氧官能团丰富,有利于氮磷污染物的吸附;当生物炭投加量为0.01g、NH₄Cl和KH₂PO₄的浓度为100mg·L^-1、pH值为8时,吸附效果最好,NH₄⁺吸附量为66.9mg·g^-1,PO₄^3-吸附量为193.76mg·g^-1。油茶果壳炭对氮磷污染物的吸附过程更符合准一级动力学模型和Langmuir等温模型。     

ZIF-8衍生氮掺杂多孔炭吸附剂的制备及对罗丹明B吸附性能的研究

因孔径结构和氮掺杂的协同效应,氮掺杂多孔炭质吸附剂在吸附处理染料污染物方面备受关注。本文在低温水热处理葡萄糖的基础上,原位合成了葡萄糖@ZIF-8复合物,1000℃下直接高温碳化,得到了不同氮配位环境的多孔炭材料。研究发现,包覆的半聚合葡萄糖在碳化时可抑制ZIF-8中氮物种的逸出程度,使得炭质吸附剂具有较高的氮掺杂浓度和优异的罗丹明B(RhB)吸附性能。吸附动力学结果表明,25℃时,样品GZC-10在240 min内可吸附饱和,平衡吸附量为283 mg·g^-1,吸附扩散行为符合伪二级动力学模型。吸附等温线能够很好地符合Langmuir模型,最大吸附量为383 mg·g^-1,远高于文献报道的同类MOF衍生炭材料。本文制备的氮掺杂多孔炭质吸附剂具有吸附量大、动力学快、润湿性好等优良性能,是一种高效的水处理材料。     

TiO2改性石墨烯电极电吸附去除污水中NH4+

通过水热法制备得到TiO₂改性石墨烯复合材料（RGO/TiO₂），考察了其形貌结构和电化学性能。将其组装成电极，对比未改性石墨烯（RGO）电极和RGO/TiO₂电极的电吸附NH₄⁺性能。重点考察外加电压、循环流速、初始浓度等工艺参数对RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺的影响，并对其电吸附NH₄⁺特性和对模拟实际含NH₄⁺废水深度脱NH₄⁺效果进行研究。结果表明：RGO/TiO₂复合材料具有三维孔洞结构，比表面积为382.08 m²·g^-1，比电容量在扫速为0.01 V·s^-1时达到325.80 F·g^-1，优于RGO材料。RGO/TiO₂电极的初次电吸附量较RGO电极提升了28.3%，循环再生吸附10次后，RGO/TiO₂电极的NH₄⁺吸附量仅降低了5.87%，循环再生吸附性能优于RGO电极。外加电压2.0 V、循环流速35 ml·min^-1和NH₄⁺初始浓度1.0 mmol·L^-1为RGO/TiO₂电极的最佳NH₄⁺电吸附条件。RGO和RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺过程符合准一级动力学模型和Freundlich等温吸附模型，电吸附NH₄⁺为非均匀表面的多层吸附行为，以物理吸附为主。RGO/TiO₂电极4级串联时对模拟实际含NH₄⁺炼油净化水的去除率达到86.84%。     

Fe载入生物质活性碳的制备及吸附性能研究

以生物质活性碳为碳基体，选取Fe Cl₃·6H₂O、Fe SO₄·7H₂O为铁源，通过化学共沉淀法、水热法两种方式制备出磁性Fe载入的多孔生物质碳材料。利用N₂吸附脱附(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对所制备的样品进行表征。结果表明，共沉淀法制备的磁性生物质碳的表面积为596.9m²·g^-1，对罗丹明B的最大吸附量可达到241.53mg·g^-1。进一步研究表明，吸附过程符合Langmuir等温线和准二级动力学方程，是一个自发的吸热过程。     

牡丹壳基类石墨烯多孔炭材料对四环素的吸附研究

以废弃牡丹壳为原料，通过浸渍-煅烧的方法，制备了类石墨烯多孔炭(PGCs)。借助TEM、XRD和BET分析仪等对PGCs进行了表征，考察了溶液pH值、吸附时间和温度等因素对PGCs去除四环素(TC)性能影响。结果表明：PGCs材料具有较高石墨度、比表面积(3 626.2 m²·g^-1)、孔容(1.035 cm³·g^-1),以及丰富的含氧表面官能团；在pH值=3～11、盐离子存在条件下(c_Na2SO4/NaCl=0.1～0.5 mol/L),该材料对TC均表现出良好的吸附性能；吸附为自发吸热过程，符合Freundlich等温吸附和Pseudo-second-order动力学模型，25℃时平衡吸附量为858.0 mg·g^-1。经过5次吸附-解吸后，吸附量仍保持在500 mg·g^-1以上。结合表征分析和吸附研究，认为PGCs材料对TC的高效吸附得益于其高比表面积和多级孔结构，以及表面C=O和sp<...     

风化壳淋积型稀土矿中主要矿物对NH4+的吸附行为和机理研究

为了高效洗脱风化壳淋积型稀土矿残留铵盐,研究了风化壳淋积型稀土矿中主要粘土矿物(蒙脱土、埃洛石、伊利石、高岭土)、石英、云母、长石对NH⁺₄的吸附行为和机理。结果表明,蒙脱土、埃洛石、伊利石、高岭土、石英、云母、长石及稀土矿对NH⁺₄的吸附属于单分子层吸附,符合Langmuir等温吸附模型,对NH⁺₄的最大吸附量分别为4.1 mg·g^-1、1.5 mg·g^-1、0.9 mg·g^-1、0.3 mg·g^-1、0.1 mg·g^-1、0.1 mg·g^-1、0.2 mg·g^-1、3.4 mg·g^-1;粘土矿物对NH⁺₄的吸附亲和力大小顺序为：蒙脱土>埃洛石>伊利石>高岭土;石英、云母、长石对NH⁺_4<...     

氨基功能化双醛淀粉吸附剂的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附行为

以淀粉为原料，高碘酸钠为氧化剂，制备出双醛淀粉(DAS)，然后与水合肼反应制备了氨基功能化双醛淀粉吸附剂(NH₂-DAS)。采用扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪和X射线光电子能谱等表征手段对NH₂-DAS的形貌、元素组成、热稳定性和表面化学性质进行了分析。详细研究了NH₂-DAS吸附剂对水溶液中Pb(Ⅱ)离子的吸附行为和吸附机理。结果表明，NH₂-DAS对Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型。当吸附温度为45℃、pH为5.5、吸附时间为240min时，NH₂-DAS对Pb(Ⅱ)的吸附容量达到165mg/g。NH₂-DAS对Pb(Ⅱ)的吸附作用主要是利用其表面—C==N—和—NH₂与Pb(Ⅱ)的配位螯合作用实现的，且为自发、吸热的熵增过程。经过5次再生利用后，NH₂-DAS对Pb(Ⅱ)的吸附容量仍然能达到初始吸附容量的84.8%。该NH₂     

改性氧化铝对饮用水中氟离子的吸附性能研究

采用浸渍法制备ZrCl₄改性γ-Al₂O₃吸附剂,探究了吸附剂用量、初始F-浓度、吸附时间以及溶液pH值对吸附量的影响。结果表明,ZrCl₄改性浓度为2(wt)%,吸附剂ZrCl₄-Al₂O₃投加量为4g·L^-1,溶液初始pH值为4,吸附温度为25℃,吸附时间为24h时,吸附效果最好,吸附量为17.08mg·g^-1,相较于未改性γ-Al₂O₃提高了149.4%。吸附过程符合Freundlich吸附等温方程和准二级动力学模型,是一种优势放热吸附过程。     

镁浸渍生物炭吸附氨氮和磷：制备优化和吸附机理

利用废弃的木薯杆制备了载镁的生物炭吸附剂。以氨氮、磷为目标污染物，采用控制变量法研究了不同镁盐改性、MgCl₂浓度、碳化温度、固液比和碳化时间对氨氮、磷吸附性能的影响，制备最具吸附性能的载镁木薯秆基生物炭（Mg-BC），进行批量吸附氨氮和磷实验。利用等温模型（Langmuir和Freundlich模型）和动力学模型（准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型）探究其吸附特性，在其吸附特性研究的基础上，运用FTIR、XRD、SEM-EDS、XPS等表征手段对其吸附机理进行探讨。结果表明，Mg-BC对氨氮和磷的吸附过程均符合Freundlich模型和准二级动力学模型，为多分子层的化学吸附，理论饱和吸附量分别为43.48 mg·g^-1和96.00 mg·g^-1。结合表征结果推测，Mg-BC吸附氨氮、磷主要通过官能团作用、络合沉淀和离子交换等多过程协同完成。     

介孔Cr(OH)3的制备及其对钒(Ⅴ)离子的吸附性能

以CrCl₃·6H₂O作为铬源,通过添加强碱制备出大比表面积（312.70 m²·g^-1）、高孔隙率（0.48 cm³·g^-1）的介孔Cr（OH）₃,并研究了其对溶液中钒（V）离子的吸附性能,考察了溶液pH、吸附剂用量、吸附温度、吸附时间等条件对吸附效果的影响。结果表明,当溶液pH在2.0~9.0、钒离子浓度为100~500 mg·L^-1时,采用该吸附剂均可实现溶液中钒离子的高效去除。在最优实验条件下,钒去除率接近100%,钒离子浓度可由500 mg·L^-1降至0.81 mg·L^-1。吸附热力学的研究结果表明,Cr（OH）₃对钒离子的吸附过程遵循Langmuir等温吸附;吸附过程符合拟二级反应动力学方程,反应级数为拟二级。     

Removal of ammonium ions in wastewater by electrosorption with TiO2 modified graphene electrode

In this study, the TiO₂ modified graphene composite material (RGO/ TiO₂) was prepared by hydrothermal method, and its morphological structure and electrochemical properties were investigated. Then RGO/TiO₂ material was assembled into electrode, and NH₄⁺ ions electrosorption efficiencies of unmodified graphene (RGO) electrode and the RGO/TiO₂ electrode were compared. The effects of applied voltage, circulating velocity and initial concentration on NH₄⁺ ions electrosorption by RGO/TiO₂ electrode were investigated. The characteristics of NH₄⁺ ions electrosorption and the effect of advanced NH₄⁺ ions removal from simulated actual wastewater containing NH₄⁺ ions were also studied. The results showed that the RGO/TiO₂ composite material had a three-dimensional pore structure with specific surface area of 382.08 m²·g^-1 and specific capacitance of 325.80 F·g^-1 at a scan rate of 0.01 V·s^-1, which were better than those of the RGO material. The initial adsorption capacity of RGO/TiO₂ electrode was 28.3% higher than that of RGO electrode. After 10 cycles of regeneration adsorption, the adsorption capacity of NH₄⁺ ions of RGO/TiO₂ electrode only decreased 5.87%, and its cyclic regeneration adsorption property was better than that of RGO electrode. In addition, the applied voltage 2.0 V, circulating velocity 35 ml·min^-1 and initial concentration 1.0 mmol·L^-1 were the optimal NH₄⁺ ions electrosorption conditions for RGO/TiO₂ electrode. The electrosorption process of NH₄⁺ ions by RGO and RGO/TiO₂ electrodes was in accordance with the quasi-first-order kinetic model and the Freundlich isothermal adsorption model. The electrosorption of NH₄⁺ ions was a multi-layer adsorption behavior on heterogeneous surface and physical adsorption was the dominant. When the RGO/TiO₂ electrode was connected in 4-stage series, the removal efficiency of simulated actual NH₄⁺ refining purified water reached 86.84%.     

珊瑚状氮掺杂多孔碳的制备及其超电容性能

在三聚氰胺为氮源、碳酸钾为活化剂的条件下，由菜籽饼制得了珊瑚状氮掺杂分级多孔碳(CNPCs)。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、氮吸脱附等表征手段，研究了三聚氰胺的用量对CNPCs微观形貌、组成及孔隙结构的影响。结果表明，当三聚氰胺的用量为2 g时，所得CNPC₂的比表面积达2050 m²·g^-1。以6 mol·L^-1 KOH为电解液，在0.05 A·g^-1的电流密度下，CNPCs的比容可达274 F·g^-1；当电流密度为50 A·g^-1时，CNPCs的比容为169 F·g^-1，显示了优异的倍率性能。经过10000次充放电测试后，比容保持率达96%，展现了良好的循环稳定性。此工作为从生物质大规模生产高性能储能用多孔碳材料提供了一种简单、绿色的方法。     

Facile synthesis of α-MnO2 micronests composed of nanowires and their enhanced adsorption to Congo red

In this paper, α-MnO₂ micronests composed of nanowires were fabricated via a hydrothermal reaction of MnSO₄·H₂O and K₂S₂O₈ solutions. The α-MnO₂ micronests were demonstrated to have a higher adsorption capacity than γ-MnO₂ microspheres due to their large specific surface area. The amount of Congo red adsorbed per unit weight of α-MnO₂ micronests increased significantly from 114 to 282 mg·g^-1 with concentration of Congo red solution increasing from 50 to 200 mg·L^-1, but it had a little change with temperature. Kinetics, isotherms and thermodynamics for the adsorption of Congo red on α-MnO₂ micronests were examined. The adsorption process followed the pseudo-second-order kinetics with good correlation. The experimental data were analyzed by Langmuir and Freundlich models, and equilibrium data fitted the Langmuir isotherm very well with maximum monolayer adsorption capacity of 625 mg·g^–1 at 22 °C. The adsorption was spontaneous and endothermic according to thermodynamic studies. The experimental results indicate that α-MnO₂ micronests possess a high adsorption capacity and could be employed as a replacement of traditional sorbents.     

高导电三明治状MnO2/CNTs/MnO2介孔材料的制备及其赝电容性能

MnO₂具有低成本、无毒性、高天然丰度和优异的理论比电容等优点,被认为是一种极具前景的超级电容器(SC)电极材料。赝电容电极材料MnO₂仍然存在导电性差以及充放电过程中易剥落的问题。本文利用恒电流沉积的方法在硝酸预氧化处理的碳纸表面制备了一种MnO₂/CNTs/MnO₂复合电极材料。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和氮吸附测试证明,所制备的复合材料具有一种三明治状的夹层结构,同时富含5 nm左右的介孔,介孔结构能够保证电解液离子的高效传输。采用三维立体的碳纸能够为MnO₂提供丰富的附着位点,而电沉积法合成的α-MnO₂生长在有效的导电位点上,具有蓬松多孔的形貌,在MnO₂发生膨胀/收缩过程中,这种海绵状形貌可以有效降低材料受到的膨胀应力。中间层碳纳米管(CNTs)相互搭接于内外两层MnO₂之间,作为一种导电中继,提高了复合材料的导电性。该复合材料具有优异的电化学性能：在0.1 A·g^-1的电流密度下,能够获得428.8 F·g^-1的可逆比电容,并在5 A·g^-1的高电流密度下仍能具有80%的电容保持率。同时,电极表现出优异的循环稳定性,在1 A·g^-1循环6000次之后比电容仅衰减5%。     

纤维素基生物质多孔炭的制备及其超级电容器性能研究

以棉纤维素为原料,采用硝酸盐、尿素、纤维素共混后热裂解的方法制备分级多孔炭HPC样品,通过改变煅烧温度和KOH活化处理对多孔炭比表面积及孔结构进行调控。对比三个不同温度煅烧活化处理后样品的循环伏安曲线、恒电流充放电曲线、比容量等电化学参数,结果表明,4AC@HPC800样品作为超级电容器工作电极具有优良的电化学性能,其比表面积高达2433.8 m²·g^-1,在1 A·g^-1的电流密度下比容量高达234.7 F·g^-1,在大电流密度10 A·g^-1时依然有207.6 F·g^-1的比容量,具有良好的倍率性能;电极在2 A·g^-1的电流密度下循环10000次后依然有196.1 F·g^-1的比容量,表明其具有长时工作的特性。     

纤维素基生物质多孔炭的制备及其超级电容器性能研究

以棉纤维素为原料,采用硝酸盐、尿素、纤维素共混后热裂解的方法制备分级多孔炭HPC样品,通过改变煅烧温度和KOH活化处理对多孔炭比表面积及孔结构进行调控。对比三个不同温度煅烧活化处理后样品的循环伏安曲线、恒电流充放电曲线、比容量等电化学参数,结果表明,4AC@HPC800样品作为超级电容器工作电极具有优良的电化学性能,其比表面积高达2433.8 m²·g^-1,在1 A·g^-1的电流密度下比容量高达234.7 F·g^-1,在大电流密度10 A·g^-1时依然有207.6 F·g^-1的比容量,具有良好的倍率性能;电极在2 A·g^-1的电流密度下循环10000次后依然有196.1 F·g^-1的比容量,表明其具有长时工作的特性。     

柔性MOFs材料Cu(BDC)的氨气吸附及可逆转化性能

氨气（NH₃）作为氮肥合成的主要原料和PM_2.5的重要间接来源,在工业生产倡导绿色循环的大势之下,减排与回收是绿色发展的必行之路。基于吸附法具有氨气无相变,富集得到的氨气可以直接与二氧化碳反应合成氮肥（如尿素）的优势,研究了具有可逆转化性质的柔性MOFs材料Cu（BDC）的氨气吸附性能。实验中通过水热法制备了三维致密结构的Cu（BDC）（DMF）,高温加热脱除DMF后晶体结构发生改变,得到了具有一维孔道结构的Cu（BDC）材料,比表面积为535 m²·g^-1,纯氨气的吸附量在一个大气压下高达18.4 mmol·g^-1,高于传统吸附剂以及其他新型的多孔MOFs和COFs等材料,并且通过减压和加热,材料可以逐步实现再生,具有优良的“载氨”特性。直接制备的Cu（BDC）（DMF）也可以在氨气的环境中（DMF被NH₃替代）转变为Cu（BDC）（NH₃）₂,省去了制备Cu（BDC）的过程。     

硝酸锂改性钛系离子筛的制备及其吸附性能

钛系锂离子筛具有较高的锂吸附容量和稳定性，对其制备工艺及性能进行改进研究具有重要意义。使用硝酸锂和碳酸锂混合物作为锂源，与二氧化钛在500℃下进行固相反应，生成层状钛酸锂；使用0.2 mol·L ^-1盐酸对其酸洗24 h，得到了锂离子筛吸附剂；采用X射线衍射、扫描电镜、粒度分析、N ₂吸附-脱附方法等，对其性能进行了表征；通过锂离子的吸附实验，确定了吸附和再生性能；探究了该新型吸附剂的锂离子吸附机理。结果表明：吸附过程是单分子层化学吸附；经过改性，离子筛颗粒更加细小，孔体积和比表面积更大，结构完整；在70 mg·L ^-1的Li ⁺溶液中，吸附量为25.01 mg·g ^-1，准二级吸附速率常数为0.2762 g·(mg·h) ^-1，吸附速率较之未改性提高了54.56%；该离子筛对浓度为11.6 mg·L ^-1的Li ⁺溶液，其锂去除率可以达到99.77%。     

Adsorption removal of o-nitrophenol and p-nitrophenol from wastewater by metal–organic framework Cr-BDC

In the present paper, a metal–organic framework Cr-BDC was prepared and used as adsorbent for adsorption of o-nitrophenol(ONP) and p-nitrophenol(PNP) from aqueous solutions. Cr-BDC was characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscope, X-ray diffraction and BET methods. The results indicate that Cr-BDC gets a very large specific surface area of 4128 m~2·g~(-1)and pore sizes are concentrated in 1 nm, which is a benefit for using for wastewater treatment. The influences of the adsorption conditions, such as temperature,solution concentration, adsorption time and reusability on adsorption performance were investigated. Cr-BDC exhibited an encouraging uptake capacity of 310.0 mg·g~(-1)for ONP, and adsorption capacity of Cr-BDC for ONP is significantly higher than that for PNP under suitable adsorption conditions. The characterizations of adsorption process were examined with the Lagergren pseudo-first-order, the pseudo-second-order kinetic model, and the intra-particular diffusion model. Kinetics experiments indicated that the pseudo-second-order model displayed the best correlation with adsorption kinetics data. Furthermore, our adsorption equilibrium data could be better described by the Freundlich equation. The results indicate that the as-prepared Cr-BDC is promising for use as an effective and economical adsorbent for ONP removal.