缺陷UiO-66对水中塑化剂的吸附

金属有机骨架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一种具有骨架结构的新型多孔材料。本研究合成了金属有机框架化合物UiO-66和有缺陷的UiO-66（UiO-66-1）,并研究了其作为吸附剂吸附塑化剂邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的性能及其吸附动力学,最后通过拟合吸附等温线和吸附动力学模型拟合了吸附剂的最大吸附量和最快吸附时间。实验结果表明,UiO-66-1对DMP有更好的吸附性能,在5~10min内快速达到吸附平衡,pH在3~10吸附率仍可保持稳定;分析测试结果表明,引入缺陷的UiO-66-1的比表面积比UiO-66大,达到了1438m²/g,孔容为0.58cm³/g,晶体的尺寸也明显增大,吸附量增大了近一倍,最大吸附量可达到404mg/g,且循环利用率高;通过吸附等温线模型和吸附动力学模型的拟合研究表明,UiO-66-1的吸附过程比较符合Langmuir模型和拟二级动力学模型。     

氯代UiO-66吸附染色纸废水中罗丹明B和刚果红

为了进一步提高金属-有机骨架材料（metal-organic frameworks, MOFs）的吸附性能,本文将有机配体对苯二甲酸替换为2-氯对苯二甲酸,合成了金属-有机骨架化合物UiO-66的衍生物——氯代UiO-66（UiO-66-Cl）。以UiO-66、木质活性炭（AC）和蔗渣作为参照,研究了UiO-66-Cl对染色纸废水中罗丹明B（Rh-B）和刚果红（CR）的吸附性能和对染料废水pH的适应性,优化其吸附工艺条件,基于等温吸附模型（Langmuir和Freundlich）拟合其最大吸附量,最终对该吸附剂的回收、解吸附和再利用性能进行评价。研究结果表明：UiO-66-Cl对两种染料（Rh-B和CR）的吸附性能和对染料溶液pH的适应性均显著高于UiO-66、AC和蔗渣;其对Rh-B和CR的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,属于非均质多位点的多层吸附;在10~1000mg/L的初始染料浓度范围内,该吸附剂对Rh-B和CR的最大吸附容量分别为94.28mg/g和151.84mg/g;与HCl（0.1mol/L）、NaOH（0.1mol/L）和95%（体积分数）乙醇溶液相比,乙醇-HCl溶液（0.1mol/L HCl与95%乙醇溶液的体积比为0.5∶99.5）是UiO-66-Cl的良好再生溶剂体系,染料初始浓度为50mg/L时,再生UiO-66-Cl对Rh-B和CR的移除率均接近90%。由此可见,UiO-66-Cl可作为一种稳定、高效且易再生的吸附剂应用于去除染色纸废水中的Rh-B和CR。     

3,4-二羟基苯甲醛改性UiO-66-NH2及其对U(Ⅵ)的吸附性能研究

本文通过在120℃条件下在DMF中回流用ZrCl4和2-氨基对苯二甲酸合成了金属-有机骨架化合物UiO-66-NH2,再在氮气保护下在乙醇中回流用3,4-二羟基苯甲醛对UiO-66-NH2进行了功能化修饰,获得了UiO-66-OHBA。通过红外光谱、元素分析以及X射线粉末衍射实验证明了3,4-二羟基苯甲醛成功修饰了UiO-66-NH2,且修饰后获得的UiO-66-OHBA骨架结构并未发生改变。以UiO-66-NH2和UiO-66-OHBA为吸附剂吸附U(Ⅵ)并研究了pH、固液比、反应温度、离子强度、平衡时间等对吸附行为的影响,并对结果进行了分析。实验结果表明UiO-66-NH2和UiO-66-OHBA均对U(Ⅵ)表现出比较良好的吸附能力,并且经修饰后的吸附剂吸附性能得到了提升。pH值对吸附性能有较大影响,两者均在pH为4.5处吸附速率最大。温度对UiO-66-OHBA吸附性能的影响要小于UiO-66-NH2,它们的吸附模型与Freundlich等温吸附模型吻合良好。     

UiO-66/GO纳米复合材料的合成及其增强的吸附性能

以ZrCl4, 和H2BDC和GO为原料,采用溶剂热法 合成了一种新型的纳米 复合材料UiO-66/氧化石墨烯（UiO-66/GO）。运用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析了复合材料的表面形貌和复合状态,观察到UiO-66均匀生长在GO片上形成一种2D负载结构。采用X-射线衍射（XRD）和红外光谱（FTIR）对复合材料的晶体成分结构和成分进行分析,发现GO的添加不影响UiO-66的晶型体结构。N2吸附-解吸等温线分析了纳米复合材料的比表面积和孔径分布,表明含有2% 质量比GO用量2%的UiO-66/GO复合材料 具有最高的比表面积 （738 m2/g）。UiO-66/GO-2 的协同效应 使其对刚果红（CR）的去除率远高于UiO-66和GO的,其最大吸附量为561.79 mg/g,分别是相同条件下UiO-66和GO对CR吸附量的2.8倍和7.1倍。     

原位法合成螺吡喃功能化的UiO-66光响应吸附剂及其性能研究

传统吸附剂孔道结构和表面性质固定，往往难以兼顾高效吸附和脱附。采用原位合成法，制备螺吡喃功能化的金属有机骨架UiO-66,在其孔结构中构筑可光控调节的光响应吸附活性位。以阴离子染料甲基橙为吸附质模型，考查材料对吸附质的吸附及脱附性能。经紫外光照射后，样品OP-US对甲基橙的平衡吸附量从33.84 mg·g^-1上升至42.41 mg·g^-1,提升了25.32%;经可见光照后，甲基橙的脱附量比紫外光照时提升了51%。通过光照刺激改变UiO-66孔笼中螺吡喃分子的构型及表面电荷性质，即对吸附活性位进行光控调节，在不同光照条件下实现对吸附质的高效吸附和有效脱附，为新型高效吸附剂的制备和金属有机骨架材料的应用提供思路。     

碱土金属元素Mg对Cu~+-13X分子筛吸附脱硫性能的影响

以13X分子筛为载体,采用液相离子交换法制备了Cu+-13X吸附剂和负载碱土金属元素Mg的Mg2+/Cu+-13X吸附剂,并利用XRD,XRF,ESEM和激光拉曼光谱仪(HR-800)等手段对所制备的吸附剂进行了表征。以含有噻吩和2-乙基噻吩的正己烷溶液为模拟燃料油,分别从静态吸附、吸附动力学两方面研究了两种吸附剂的脱硫性能,采用Langmuir模型和竞争吸附的Langmuir模型对单、双组分硫化物的静态吸附平衡数据进行拟合;采用Crank单孔扩散模型对吸附动力学数据进行拟合。结果表明,当Mg2+/Cu+-13X吸附剂中Mg的质量分数为3.35%时,吸附性能最佳;实验数据与模型吻合均很好,计算得到了Mg2+/Cu+-13X吸附剂对噻吩和2-乙基噻吩单组分的最大吸附量分别为140.7mg?g?1和183.8 mg?g?1,较Cu+-13X吸附剂对噻吩和2-乙基噻吩单组分的最大吸附量(130.2 mg?g?1和173.6 mg?g?1)分别提高了8.1%和5.9%,Mg2+/Cu+-13X双金属吸附剂的脱硫效果明显好于Cu+-13X吸附剂;负载的Mg2+作为一种助剂,使分子筛形貌分布更加均匀规整,并且增加了吸附剂的Lewis酸含量,使其还原性增强,吸附性能提高。     

nHEP/MCH在多级孔UiO-66上吸附热力学及动力学研究

采用模板法合成了多级孔UiO-66 (H-UiO-66)和普通微孔UiO-66;在50～150℃下,测定正庚烷(n HEP)、甲基环己烷(MCH)在H-UiO-66、UiO-66上吸附/脱附等温线及速率曲线,研究引入介孔的UiO-66对n HEP、MCH吸附热力学及动力学参数影响。结果表明:n HEP、MCH在H-UiO-66、UiO-66上吸附等温线均为I型等温线,其优惠程度随着吸附温度提高而降低;在较高吸附温度下,H-UiO-66对MCH与n HEP平衡吸附量之比为2.93,明显高于UiO-66(1.32);H-UiO-66对n HEP的特征吸附功比UiO-66降低约20%;n HEP、MCH在H-UiO-66上等量吸附热相对于UiO-66均降低20%;n HEP、MCH在H-UiO-66上有效吸附、脱附扩散系数均为UiO-66的10倍左右。介孔的引入削弱UiO-66表面与n HEP、MCH吸附作用,强化其孔道内传质过程,有利于n HEP、MCH在UiO-66上脱附,提高了从120号溶剂油中反择形吸附提纯正庚烷的效率。     

UiO-66复合材料用于典型有机污染物吸附和光催化氧化的研究进展

UiO-66系列金属有机骨架（MOFs）材料因具有较高的比表面积、丰富的孔结构、优异的结构稳定性和类半导体特性而广泛应用于污染物的吸附和催化领域。文中指出：液相有机污染物主要通过物理吸附、静电、氢键、π-π相互作用被UiO-66基材料吸附去除,同时由于电性等性质差异,UiO-66基材料可从性质差异显著的多种有机污染物中选择性吸附污染物,而气相有机污染物主要通过氢键或UiO-66基材料孔道被吸附去除,同时环境中的水汽对污染物的吸附去除具有显著影响;针对光催化,由于载流子的快速复合,纯UiO-66基材料具有较低的光催化活性,通过与半导体材料复合可显著提高材料载流子分离速率,同时活性位点高度均匀分散在UiO-66基材料表面,利于光的激发及污染物与活性位点的充分接触,进而显著提高材料的光催化活性。与此同时,本文也提出了UiO-66基材料在有机污染物吸附和去除中的不足之处。最后展望了UiO-66基材料的发展前景。     

铜渣基化学键合陶瓷材料吸附Cr(VI)的性能及机理

以富含铁的铜渣（CS）为原料，在碱激发条件下制备了铜渣基化学键合陶瓷材料（CSCBC），对废水中的Cr(Ⅵ)进行吸附处理。考察了吸附剂添加量、Cr(Ⅵ)初始浓度及pH等因素对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响，并通过吸附动力学和热力学分析，结合吸附前后吸附材料结构表征，对其吸附机理进行了探讨。结果表明，当Cr(Ⅵ)初始质量浓度为200 mg/L、pH=1、吸附剂投加量为0.4 g时，在240 min内达吸附平衡，Cr(Ⅵ)去除率可达93%以上，最大理论吸附容量25.3 mg/g。与生物炭基铁氧化物复合材料、FeS复合材料、铁掺杂吸附剂等同类型吸附剂相比，Cr(Ⅵ)吸附容量明显提高。CSCBC对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。其吸附机制主要是还原、吸附等双重作用的结果。 6次吸附-解吸实验后，其吸附容量保持初次吸附容量的75%以上 。     

BiOBr/UiO-66-（COOH）2复合材料制备及光催化性能研究

为提高传统光催化材料BiOBr和UiO-66-（COOH）₂的性能和对可见光的吸收强度,以及它们的光催化活性和光催化效率,通过简单的溶剂热法制备了一种新型复合光催化剂BiOBr/UiO-66-（COOH）₂。运用X射线衍射光谱（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、红外光谱（FT-IR）、光致发光（PL）光谱、N₂吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和电化学等手段对其进行表征,并对其光催化降解甲基橙的效率进行了研究。结果表明,相对于单一的BiOBr材料,与UiO-66-（COOH）₂复合之后的BiOBr/UiO-66-（COOH）₂催化剂保留了原有材料的结构,相应的比表面积增大,对可见光的吸收强度增强。将BiOBr/UiO-66-（COOH）₂用于光催化降解甲基橙,在氙灯照射120 min后,甲基橙的降解率达到70%,分别约为纯UiO-66-（COOH）₂和BiOBr的3.68倍和1.43倍,光催化活性显著提高,光催化降解过程符合一级反应动力学规律。     

聚乙烯亚胺改性蔗渣纤维素/蒙脱土复合球的制备及对Cd(Ⅱ)的吸附

以甘蔗渣纤维素（SBC）和蒙脱土（Mt）为原料，碳酸钙为致孔剂，通过简单凝固浴法制备PEI-SBC/Mt复合小球。采用FTIR、SEM、XRD等对所制备的球形吸附剂结构进行了表征，并系统研究了该吸附剂对模拟废水中的镉离子Cd(Ⅱ)的吸附行为。结果表明，拟二级动力学模型和Langmuir模型能够准确描述吸附过程，在温度为25 ℃、pH=6、Cd(Ⅱ)初始质量浓度为600 mg/L时PEI-SBC/Mt对Cd(Ⅱ)的最大吸附量为234.3mg/L ，表明吸附过程是单分子化学吸附，PEI的加入为吸附剂吸附Cd(Ⅱ)提供了更多的活性位点。此外，吸附剂具有可重复使用性，经过5次循环吸脱附后，其吸附量只由原有的94%降至79.8%。     

Ce-Zn复合吸附剂的制备及除磷性能研究

以Ce(NO₃)₃·6H₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O为原料，采用共沉淀法制备Ce-Zn复合吸附剂，利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其进行表征，对吸附过程进行动力学和热力学拟合，通过正交实验确定吸附除磷的最佳工艺条件，并对吸附剂进行再生处理，研究其可循环利用性能。结果表明，复合吸附剂表面生成了水合氧化铈和氧化锌颗粒，表面粗糙，呈多孔结构；磷酸盐离子取代复合吸附剂表面的金属羟基是吸附除磷的主要原因。除磷最佳工艺条件：磷初始质量浓度为5 mg/L,pH为4,Ce-Zn复合吸附剂投加量为0.07 g、反应时间为240 min；吸附过程符合Freundlich等温模型和准二级动力学方程，反应自发进行，且为吸热反应；利用碱液对吸附剂进行3次循环脱附再生，对磷的去除率保持在90%以上，证明该吸附剂可以循环使用。     

氨基改性有序介孔氧化铝吸附二氧化碳性能研究

采用硝酸铝为铝源,碳酸铵为沉淀剂,聚乙二醇（PEG1450）为模板剂,合成廉价的有序介孔氧化铝 （OMA）作为吸附剂载体。以2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）为氨基化表面修饰剂,对OMA采用过量浸渍法进行表面氨基化,制备一种高性能低成本的二氧化碳吸附剂OMA-AMP。通过BET法比表面积测定、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、红外光谱（IR）等表征方法对改性前后吸附剂的比表面积、孔结构等特性进行表征,结果表明制备的 OMA-AMP具有比表面积大、孔径分布窄、孔结构有序等特点。利用模拟烟道气,从浸渍时间、吸附床层温度、气体流量以及AMP浓度4个变量考察吸附剂的性能。结果表明,OMA经过质量分数为50%的AMP浸渍12 h,在吸附温度为70 ℃、气体流量为40 mL/min条件下,OMA-AMP对二氧化碳的吸附量高达84.15 mg/g;吸附剂吸附性能较稳定,再生容易且效果良好;吸附剂制备成本低廉,吸附效率高。该吸附剂可以解决在二氧化碳捕集技术中成本居高不下的问题,在工业上具有实际应用价值。     

勃聚糖为基质的染料亲和吸附剂对重金属离子的吸附平衡及动力学研究

以反相悬浮交联法制备了壳聚糖微球载体，并偶联染料配体（Cibacron Blue F3GA），制得了新型染料亲和吸附剂。研究了吸附剂与金属离子Cu^2＋、Pb^2＋、Cd^2＋之间的吸附行为。结果表明，在较高的初始金属离子浓度（200-500mg·L^-1）下，金属离子在吸附剂中的平衡吸附过程较好地符合Lanfmiur吸附等温试，吸附剂对 Cu^2＋、Pb^2＋、Cd^2＋的最大吸附量分别为92.12、115.40、39.78mg·g^-1；吸附动力学可用拟二极速认方程来措述，计算值与实测值物合甚好；吸附剂对各重金属离子的吸附选择性依次为Pb^2＋〉Cu^2＋〉Cd^2＋     

河道底泥/粉煤灰复合吸附剂的制备条件优化及吸附过程影响因素研究

以河道底泥和粉煤灰为原料制备复合吸附剂,通过正交实验对吸附剂制备条件进行优化,并进一步研究了氨氮初始浓度、吸附剂投加量、初始pH及温度对复合吸附剂吸附氨氮效果的影响。结果表明,以氨氮比吸附量为衡量指标,吸附剂最佳制备条件为：河道底泥与粉煤灰原料配比7:2,烧结温度900oC,烧结时间20 min,添加剂类型为CaO。复合吸附剂对氨氮的吸附过程分三个阶段（快速吸附、缓慢吸附和吸附平衡）,且吸附速率随氨氮初始浓度的升高而变大;复合吸附剂投加量的增大会提高氨氮去除率,但会导致比吸附量降低;复合吸附剂具有酸性缓冲能力,能创造有利于吸附过程的碱性环境;温度对复合吸附剂吸附过程的影响程度与氨氮初始浓度有关。     

不同类型水滑石对废水中Cr(Ⅵ)吸附性能研究

采用"共沉淀法"制备Mg/Al-LDH、Mg/La-LDH、Ni/La-LDH 3种不同类型的水滑石类化合物。通过对比这3类化合物对Cr(VI)的吸附性能,确定最佳吸附剂类型为Mg/Al-LDH(3∶1)系列。以Mg/Al-LDH(3∶1)为研究对象,通过FTIR、XRD、SEM、TG-DTG等表征手段,研究材料的形貌、晶相结构、表面官能团及热稳定性等物化参数。考察p H、反应温度等因素对LDH吸附Cr(VI)效果的影响以及吸附量随时间的变化规律,并对产物的吸附动力学进行了研究。     

不同类型水滑石对废水中Cr(Ⅵ)吸附性能研究

采用"共沉淀法"制备Mg/Al-LDH、Mg/La-LDH、Ni/La-LDH 3种不同类型的水滑石类化合物。通过对比这3类化合物对Cr(VI)的吸附性能,确定最佳吸附剂类型为Mg/Al-LDH(3∶1)系列。以Mg/Al-LDH(3∶1)为研究对象,通过FTIR、XRD、SEM、TG-DTG等表征手段,研究材料的形貌、晶相结构、表面官能团及热稳定性等物化参数。考察p H、反应温度等因素对LDH吸附Cr(VI)效果的影响以及吸附量随时间的变化规律,并对产物的吸附动力学进行了研究。     

磷酰基乙酸改性粉煤灰基SBA-15及选择性吸附稀土性能

以粉煤灰为硅源合成了介孔二氧化硅SBA-15，对其进行磷酰基乙酸（PAA）功能化改性制备了PAA-SBA-15吸附剂，对改性前后的吸附剂进行了XRD，N2-吸脱附、红外光谱表征。结果显示，改性后SBA-15的孔道保持高度有序。将PAA-SBA-15用于模拟溶液中稀土离子吸附，发现PAA-SBA-15对Eu3+、Gd3+、Tb3+、Nd3+和Sm3+的吸附容量分别可达18.6、23.2、21.9、22.6和20.2 mg/g。考察了竞争离子Ca2+、Mg2+、Al3+和Fe3+对稀土离子吸附的影响。结果显示，Fe3+的存在对PAA-SBA-15吸附稀土离子干扰性最强。吸附动力学和热力学结果显示，PAA-SBA-15对稀土离子的吸附符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型，吸附过程中化学吸附占主导作用。     

Mn2+掺杂Mg/Al水滑石强化水中磷酸盐吸附性能

由于磷酸盐过量引起的富营养化对生态系统和人类健康产生的不利影响，已成为迫切需要解决的全球性环境问题。采用共沉淀法制备了Mn²⁺掺杂的Mg/Al/Mn三元类水滑石材料，实现了废水中磷酸盐的有效去除。采用X射线衍射(XRD)技术对Mg/Al/Mn类水滑石的结构进行了表征，并考察了吸附时间、初始磷浓度以及溶液pH值对磷酸盐吸附效果的影响。结果表明：适量掺杂Mn²⁺能增大类水滑石的层间距，有利于磷酸盐的吸附。Mg/Al/Mn类水滑石对磷酸盐的吸附动力学过程符合准二级动力学模型，而吸附等温线适合用Langmuir模型描述。当Mn²⁺占所有金属离子百分比为2.5%时，理论饱和吸附量最大，达到119.7 mg/g,约为Mg/Al水滑石的2倍。此外，Mg/Al/Mn类水滑石还具有宽的pH值适应范围(3～11)。以上结果表明Mg/Al/Mn三元类水滑石是一种有前途的吸附剂，可用于废水中磷酸盐的高效处理。     

FeCl3和十六烷基三甲基溴化铵改性赤泥对水中铜离子的吸附性能和机理

含铜废水主要来自电镀、有色冶炼、有色金属矿山开采、染料生产等过程。因Cu(Ⅱ)具有高毒性和生物富集性，严重威胁生态环境和人类健康。利用浓盐酸、三氯化铁（FeCl₃）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）依次对拜耳法赤泥（RM）进行处理、改性，制备出了一种去除率高、吸附量大、吸附效果好的重金属离子吸附剂。通过SEM、TEM、XRD、BET、元素分析、FTIR、热重分析等手段对其进行表征，并探究溶液pH、吸附剂投加量以及吸附温度等条件对水溶液中Cu(Ⅱ)吸附效果的影响。结果表明：酸浸赤泥（RM-HCl）比表面积比RM增大20倍，经过FeCl₃和CTAB改性后赤泥表面负载了大量羟基氧化铁（FeOOH）并且改善了吸附材料的表面性质，提高了吸附材料与Cu(Ⅱ)之间的亲和力和单层吸附能力。综合改性赤泥（FeCl₃/CTAB/RM）对铜的吸附时间在100min达到平衡，其最佳吸附pH为6、最佳吸附剂投加量为2g/L、饱和吸附量为221mg/g。吸附过程较好地符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型，热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。吸附机理主要是FeCl₃/CTAB/RM表面的羟基（Si-OH、α-FeOOH和β-FeOOH）以及掺杂的氯原子和表面活性剂，通过物理吸附（微胶束、静电引力）和化学吸附（离子交换、氢键）有效地去除Cu(Ⅱ)离子。