硅藻土原位生长Nb2O5纳米棒及表面Cr(VI)吸附转化行为研究

以活化铌酸为铌源, 草酸铵为沉积剂, 十二烷基苯磺酸钠为模板剂, 采用水热法在硅藻土表面原位生长Nb₂O₅纳米棒。采用SEM、TEM、XRD、BET、FT-IR和XPS等分析方法对样品进行表征, 反应14 h后, Nb₂O₅纳米棒长度为500~700 nm, 直径为25~35 nm; 硅藻土原位生长Nb₂O₅纳米棒样品比表面积为157 m²/g。研究了样品对Cr(VI)的吸附与光还原行为, 可见光条件下对Cr(VI)吸附量可达220 mg/g; 紫外光条件下, 可将表面吸附的Cr(VI)转变为Cr(III), 样品经过5次循环使用后, 对Cr(VI)(100 mg/L)降解率仍能保持在93%左右。样品可对重金属污染废水中Cr(VI)进行吸附与毒性降解一体化去除。     

硅藻土原位生长纳米氧化锰及吸附性能

采用低温水热法在硅藻土上原位生长花片状纳米氧化锰制成吸附剂,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、高分辨透射电镜、N2吸脱附等对样品进行分析、表征。结果表明,反应时间为8 h时,所得样品比表面积为141 m2/g,累积体积分数为50%时对应的颗粒粒径d50为35.14μm,对质量浓度为10 mg/L的Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)污水的去除率分别为100%、99.98%,最大吸附量分别为157.6、93.2 mg/g。     

尿素水热法制备PET@LDH纳米纤维膜及其除铬性能研究

通过静电纺丝法制备聚酯(PET)纳米纤维膜,并运用尿素水热法在其表面原位生长水滑石(LDH)微晶层,得到PET@LDH纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X-射线衍射仪和能谱仪等对PET@LDH纳米纤维膜进行表征。结果表明:水热反应8h,水滑石晶片良好生长在PET纳米纤维表面,成功制备出PET@LDH纳米纤维膜。运用电感耦合等离子体测试技术对PET@LDH纳米纤维膜的除铬效果进行了探究,结果表明:当Mg/Al摩尔比为2∶1,Cr(Ⅵ)溶液的pH=2~3时,此纳米纤维膜吸附10d时达到吸附平衡,对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量为14mg/g,并且符合准二级动力学吸附方程。因此,PET@LDH纳米纤维膜是一种有效的去除水中Cr(Ⅵ)的吸附剂,对当前水环境的改善提供了一个可行的方法。     

氨基功能化硅藻土复合纳米材料的制备及其对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附性能

分别以3-氨基丙基三乙氧基硅烷、二乙烯三胺为NH2源,乙醇为溶剂,采用水浴法在硅藻土藻盘上液相接枝NH2官能团制备复合材料样品;采用FTIR、SEM、TGA-DSC、XPS等方法对复合材料进行表征,并研究样品对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附规律。结果表明:二乙烯三胺改性后的样品对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)最大吸附容量分别为184. 69、109. 65 mg/g;对初始浓度为20 mg/L的含Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的废水去除率达到95%以上;样品对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的等温吸附曲线更符合Langmuir模型。     

CuS纳米片修饰Bi_5O_7I复合材料用于光催化还原Cr(Ⅵ)水溶液（英文）

光催化技术以其高效、安全、低成本的优势,被广泛研究用于去除污水中有毒副作用的重金属Cr(Ⅵ)。制备半导体复合材料是一种可以有效提高半导体光催化性能的途径。本研究通过简单的水热法合成了CuS纳米片修饰的Bi_5O_7I复合材料,并且表征和评估了其在可见光下对Cr(Ⅵ)的光催化还原活性。与纯Bi_5O_7I微米棒及纯CuS样品相比,CuS/Bi_5O_7I复合催化剂对Cr(Ⅵ)水溶液具有更高的光催化降解活性。在相同的可见光辐照条件下,15wt%CuS修饰的复合样品,光催化降解Cr(Ⅵ)的反应常数是纯/Bi_5O_7I样品的20倍,纯CuS样品的4.3倍。对比样品的比表面积、光致发光谱和电化学阻抗谱的测试结果发现,复合样品表现出更高的催化效率是由于CuS/Bi_5O_7I具有更大的比表面积、更宽的光吸收区域及更高的光生电子–空穴对的分离和传输效率。本研究还提出了CuS/Bi_5O_7I复合材料光催化降解Cr(Ⅵ)的机理。     

Nb2O5半导体纳米材料形貌调控与气体敏感性能研究

以NH_4HF_2、氧化铌和氨水为原料,采用水热制备法,通过精确调控Nb前驱体溶液的pH,实现了Nb_2O_5纳米材料的形貌调控,制备得到了六方相Nb_2O_5纳米球及纳米棒材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积和孔径分布分析仪对Nb_2O_5纳米材料的物相、形貌及比表面积进行了表征分析;采用静态配气法对其进行气敏性能测试,讨论了形貌对Nb_2O_5纳米材料气敏性能的影响。结果表明:Nb_2O_5纳米球与纳米棒均对丙酮表现出良好的选择性。与Nb_2O_5纳米球相比,Nb_2O_5纳米棒表现出更高的气敏响应及更短的响应时间和恢复时间:对50×10~(-6)(体积分数,下同)丙酮气体,Nb_2O_5纳米棒的气敏响应可达3.15,响应时间为7s,恢复时间为10s;Nb_2O_5纳米棒对丙酮表现出更好的气敏性能应归因于其具有更大的比表面积。     

聚吡咯对Cr(Ⅵ)离子的吸附性能研究

目前有关纯聚吡咯(PPy)用于吸附处理含Cr(Ⅵ)废水的研究不多。为了考察聚吡咯对铬离子污水的吸附性能,在超声条件下原位氧化聚合制备了PPy微/纳米球。用红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见光谱仪分别表征了样品的结构、形貌和吸附性能。以聚吡咯为吸附剂研究了吸附时间、pH值、初始浓度及温度对Cr(Ⅵ)离子吸附性能的影响。结果表明:对于含Cr(Ⅵ)500 mg/L的溶液,吸附5 min的去除率已超过94.6%;pH值对PPy吸附性能影响不大;随着温度的升高,吸附率逐渐升高。其等温吸附行为较好地符合Freudlich吸附模型。PPy动力学吸附拟合满足准二级动力学模型,通过计算得到聚吡咯对Cr(Ⅵ)的理论最大单位吸附量为47.6 mg/g(试验值为49.7 mg/g)。     

流变相法制备包裹型Starch/Fe~0及去除水中Cr(Ⅵ)的反应动力学研究

以水溶性淀粉(starch)为包裹剂,采用流变相反应法制备了包裹型纳米零价铁(Starch/Fe0)。并用XRD、SEM和TEM等手段对样品进行了表征。研究了样品投加量、pH值、初始Cr(Ⅵ)浓度及铜离子浓度对水溶液中Cr(Ⅵ)去除率的影响及反应动力学,探讨了包裹型Starch/Fe0去除Cr(Ⅵ)的反应机理。实验结果表明,包裹型Starch/Fe0投加量为0.6 g/L,pH值为5,初始Cr(Ⅵ)浓度为10 mg/L时,Cr(Ⅵ)的去除率可达100%。当反应体系中Cu2+和Cr(Ⅵ)共存时,Cu2+在反应中对Cr(Ⅵ)的去除有促进作用。包裹型Starch/Fe0对Cr(Ⅵ)的还原过程符合准一级反应动力学模型。     

氨基功能化纳米Fe_3O_4复合材料的一步法合成及其对五氯酚的吸附与降解性能

采用溶剂热一步法制备氨基功能化纳米Fe_3O_4磁性复合材料(NH_2-nFe_3O_4)。通过EA、XRD、FTIR、TEM、VSM等手段对NH_2-nFe_3O_4进行组成、结构、形貌、磁性等表征,并研究其吸附和降解水中五氯酚(PCP)污染物的性能。结果表明:NH_2-nFe_3O_4平均粒径约为20nm,饱和磁化强度为56.8emu/g;对PCP的等温吸附线符合Freundlich模型,当PCP的初始浓度为1 000mg/L时,吸附容量(q)可达899.2mg/g。吸附动力学研究表明,吸附过程可在5min内达到平衡,符合准二级动力学模型;将吸附PCP后的NH2-nFe_3O_4加入Fe~(3+)-H_2O_2体系,采用类Fenton反应可以实现PCP在可见光下原位降解。在pH值为3.0~8.0、5 min内对固载量为6.25~120.0mg/g的PCP实现近100%降解,较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围。且NH_2-nFe_3O_4可循环使用,是具有优异潜力的水中PCP绿色吸附与降解材料。     

氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜除铬性能研究

结合静电纺丝技术和溶胶-凝胶法制备了聚丙烯腈(PAN)@SiO_2纳米纤维膜,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对PAN@SiO_2纳米纤维膜进行氨基改性,成功制备出APAN@SiO_2复合纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等方法对纳米纤维膜的形貌、结构进行分析,利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对纤维膜的除Cr(Ⅵ)能力进行表征。结果表明:纳米SiO_2颗粒在PAN纳米纤维膜表面生长后,使得PAN纳米纤维膜的比表面积从8.76m~2/g增大到13.32m~2/g;APAN@SiO_2复合纳米纤维膜的机械性能优异;在Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为100mg/L、SiO_2溶胶-凝胶时间为6h、KH550体积分数为2%条件下,APAN@SiO_2复合纳米纤维膜除铬效果最好,最大吸附量达到112.6mg/g。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。循环吸附实验表明,APAN@SiO_2复合纳米纤维膜经过4次循环实验后,除铬效率依然保持在50%以上。     

纳米MnO2/羧甲基纤维素复合膜制备及光催化降解罗丹明B性能研究

采用溶胶-凝胶法结合流延包覆方法制备纳米二氧化锰(MnO_2)/羧甲基纤维素(CMC)复合膜(纳米MnO_2/CMC复合膜),并对样品进行测试,复合膜催化剂呈MnO_2颗粒状自然堆积,颗粒间无团聚,表面光滑,纳米直径20nm±5nm,是高量子活性纳米MnO_2,MnO_2的含量为28.6%(wt,质量分数)。纳米MnO_2/CMC复合膜具有聚合物CMC的强溶胀吸附性和纳米MnO_2光催化活性,对催化降解罗丹明B印染废水效果明显。研究结果表明,在温度为20℃,pH=4.0,罗丹明B溶液浓度为100mg/L,复合膜用量为0.75g/L条件下,罗丹明B溶液的降解率达86.6%,吸附容量为8.09mg/g,处理后废水中的罗丹明B含量低于0.1mg/L,达到染料废水排入城镇下水道水质标准。     

交联淀粉微球的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以可溶性淀粉为主要原料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为制备反应的交联剂,环己烷为油相,过硫酸钾-亚硫酸氢钠(K_2S_2O_8-Na HSO_3)氧化还原体系为引发剂,Span80、Tween60为乳化剂,采用反向悬浮法制备交联淀粉微球,并利用红外光谱仪对交联淀粉微球的结构进行表征。以交联淀粉微球作为吸附剂,研究了吸附时间、淀粉微球的质量及Cr(Ⅵ)的初始浓度对Cr(Ⅵ)的吸附性能的影响并考察了淀粉微球吸附Cr(Ⅵ)的热力学特性。吸附实验发现,在淀粉微球质量为0.05 g、吸附时间为70 min、初始浓度为50 mg/L时交联淀粉微球对Cr(Ⅵ)的吸附量较高。热力学实验表明,交联淀粉微球对Cr(Ⅵ)吸附行为符合Langmuir热力学方程,相关系数为0.989 0。     

硅藻土基纳米结构AlOOH-MnO_2复合氧化物沉积制备及其对As(Ⅴ)吸附性能

以结晶氯化铝为铝源、尿素为沉淀剂、高锰酸钾为锰源、过硫酸铵为氧化剂、十二烷基苯磺酸钠为模板剂,采用水热法在硅藻土藻盘上沉积制备纳米花片状Al OOH-MnO_2复合氧化剂。采用SEM、TEM、XRD、BET、XPS等方法对样品进行表征,并研究样品对As(Ⅴ)的吸附规律。结果表明:样品比表面积为95 m~2/g时,对As(Ⅴ)的最大吸附容量为90 mg/g,对初始质量浓度为10 mg/L的含As(Ⅴ)废水去除率能够达到98%;样品对As(Ⅴ)的吸附等温模型更符合Langmuir等温式。     

Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在聚吡咯/凹凸棒粘土上的竞争吸附

以三氯化铁(FeCl3)为氧化剂,采用原位聚合法制备了聚吡咯/凹凸棒粘土(PPy/ATP)复合材料。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电镜等方法对复合材料结构进行了分析表征,研究了其对水中重金属离子Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了影响Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)吸附率的主要因素、热力学性能,以及2种离子的吸附等温线类型。结果表明,m(py)∶m(ATP)=1∶1,复合材料质量为0.06 g,反应时间1h时复合材料吸附性能达到最佳,且对Cr(Ⅵ)的吸附性能明显优于Ni(Ⅱ)。该复合材料对于Ni(Ⅱ)的吸附符合Freundlich等温方程,而Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir等温方程。经过Langmuir等温方程非线性拟合可知,在双离子竞争体系中,对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量可达139.41 mg/g。扫描电镜的结果为PPy/ATP复合材料依然具有棒状结构,凹凸棒表面附着的聚吡咯颗粒多而均匀。     

新型磁性离子交换吸附TiO_2@Fe_3O_4/聚吡咯树脂复合材料制备及其吸附性能

首先采用溶胶-凝胶法制备TiO_2@Fe_3O_4核壳结构的磁性纳米粒子,然后与聚吡咯(PPy)采用原位聚合法制备TiO_2@Fe_3O_4/PPy磁性离子交换吸附剂。通过TEM、SEM对样品的形貌及粒径进行表征,用XRD表征分析物相,FTIR表征样品的表面性质,用VSM测定磁性能,由紫外-可见分光光度计测定吸光度,并对孔雀石绿溶液进行吸附性能测试。结果表明,PPy与TiO_2@Fe_3O_4纳米粒子复合后形貌未变,团聚现象明显改善,磁强度为5.384emu·g~(-1),具有超顺磁性。在pH=7,温度为298K条件下,用0.05g TiO_2@Fe_3O_4/PPy吸附剂对25mL 20mg·L~(-1)孔雀石绿溶液(MG)进行吸附,饱和吸附容量为312.50mg·g~(-1),且30min内去除率可达到99.1%。与活性炭相比较,TiO_2@Fe_3O_4/PPy磁性离子交换吸附树脂可以进行大面积动态交换与吸附,吸附性能优于活性炭。     

氧化石墨烯辐射接枝4-乙烯基吡啶及其对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

通过辐照接枝法在氧化石墨烯(GO)的表面接枝4-乙烯基吡啶(4-VP)制备了一种新型Cr(Ⅵ)吸附剂,并研究了单体浓度和吸收剂量对4-VP接枝率的影响。结果表明:聚4-乙烯基吡啶成功接枝到GO表面。接枝产物对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附性能,在40min即可达到吸附平衡,吸附机理为离子交换机理,吸附过程符合朗格缪尔吸附等温模型,理论最大吸附量为114.9mg/g。在pH=3.12时,吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附量可以达到最大值99.8mg/g。     

珠状软磁性Fe_3O_4MNPs/PAA/ATP NRs三元纳米复合微凝胶的制备及其对Pb~(2+)吸附性能的研究

以功能化纳米Fe_3O_4粒子和功能化凹凸棒黏土纳米棒晶为交联点形成刚性无机网络骨架,以含羧基活性官能团的丙烯酸为聚合单体,采用"一锅法"反相悬浮工艺制得具有三维网络交联结构的新型软磁性珠状纳米Fe_3O_4/聚丙烯酸/纳米凹凸棒晶三元纳米复合微凝胶,并研究了其机械强度、磁性能及对Pb~(2+)的吸附性能。实验结果表明:以功能化纳米Fe_3O_4粒子和凹凸棒黏土纳米棒晶为交联剂,获得的微凝胶具有优异的机械强度和超顺磁性;在pH为5的100mg/g Pb~(2+)溶液中,复合微凝胶对Pb~(2+)的吸附容量大于43mg/g,吸附的Pb~(2+)在0.3mol/L HCl水溶液中仅需100min即可完全解吸,经5次吸附-解吸循环使用后,吸附容量和解吸率几乎不变,再生使用性很好。     

磁性聚苯胺/腐殖酸复合微胶囊的制备及其对水中Cr(Ⅵ)吸附性能研究

以腐殖酸胶体粒子稳定的Pickering乳液液滴为模板,通过化学氧化聚合制备了磁性聚苯胺/腐殖酸复合材料(PANI/HA/Fe_3O_4)。采用扫描电镜、红外光谱和X射线衍射等手段对复合材料进行表征分析,并考察了其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明:PANI/HA/Fe_3O_4对Cr(Ⅵ)表现出优异的吸附性能,25℃下最大吸附容量为210.75mg/g,且其吸附动力学和吸附等温线分别符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型。     

TiO_2/改性硅藻土对LAS废水COD_(Cr)的降解性能

采用Sol-gel法制备了纳米TiO_2/改性硅藻土复合材料,并用于处理直链烷基苯磺酸钠(LAS)废水,以COD_(Cr)为评价指标,考察了催化剂的投加量、水温、催化时间、废水初始pH值和初始浓度等因素对降解性能的影响,分析了催化降解的动力学。结果表明,初始COD_(Cr)为425.9mg/L的LAS废水,当调节废水pH=5.0,催化剂投加量为4.0g/L时,10W紫外光催化反应6h废水中COD_(Cr)降解率达到84.46%;水温升高不利于降解率的提高,废水初始浓度的降低或稀释后COD_(Cr)降解率明显提高,在酸性条件下催化效果要优于中性和碱性;添加1mL 30%H_2O_2,COD_(Cr)降解率可提高10%~15%;LAS废水降解COD_(Cr)的反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型。     

镍铁比对Fe_3O_4/Ni-Fe-LDHs复合结构吸附性能影响研究

采用原位生长法,控制组成金属离子配合比,在四氧化三铁(Fe_3O_4)表面垂直生长镍铁(Ni-Fe)层状双金属氢氧化物(LDHs),制得Fe_3O_4/Ni-Fe-LDHs复合结构,并考察其对有机染料(甲基橙和亚甲基蓝)的吸附规律。结果表明:制得的Fe_3O_4/Ni-Fe-LDHs的饱和磁化强度为41.2emu/g,在室温,镍:铁的摩尔配合比为2∶1,吸附平衡时间为48h,Fe_3O_4/Ni-Fe-LDHs用量为25mg/L的条件下,Fe_3O_4/Ni-Fe-LDHs对甲基橙和亚甲基蓝的吸附量分别达到188mg/g和175mg/g。