海胆状Fe3O4@TiO2磁性纳米介质对Pb2+的选择吸附特性

耦合溶胶-凝胶技术与水热法,制备具有核壳结构的海胆状Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米介质（sea urchin magnetic nanoparticles,SUMNPs）。采用TEM、SEM等方法对SUMNPs的形貌等性质进行表征,证实该材料呈现出以Fe₃O₄为核,以TiO₂为壳的海胆状结构,壳层直径约400 nm,比表面积高达236.082 m²·g^-1,表面孔径约6.274 nm。SUMNPs对重金属离子选择吸附的结果表明,基于Pb²⁺离子半径大、电子层数多等物化特点,在Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺ 5种金属离子混合体系中,SUMNPs可以高容量、高选择性快速吸附Pb²⁺,而对其他4种重金属离子几乎无吸附活性。单一Pb²⁺吸附可在5 min内快速平衡,平衡吸附容量为283 mg·g^-1。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,SUMNPs对Pb²⁺的最大饱和吸附容量为458.72 mg·g^-1。经EDTA二钠解吸,NaOH再生后的SUNMPs可以重复使用8次以上。SUMNPs对Pb²⁺具备优异的选择性吸附性能,在处理水体铅污染、恢复水体生态领域具有良好的应用前景。     

羟丙基-β-环糊精修饰磁性纳米材料吸附重金属性能研究

合成了羟丙基-β-环糊精修饰的Fe_3O_4磁性纳米材料(HP-β-CDCP-MNPs),用红外光谱法、元素分析法、热重分析法等技术手段对合成的磁性纳米材料进行了表征,考察了其对重金属Pb~(2+)、Cd~(2+)、Co~(2+)的吸附,对pH、吸附时间、吸附温度等吸附条件进行了优化。结果发现,在优化条件下其对金属离子吸附能力为Pb~(2+)Cd~(2+)Co~(2+),吸附在70min内能达到平衡,吸附容量分别为69.82、16.22、12.65mg/g。     

Fe_3O_4@MnO_2核-壳纳米片吸附去除水中AO7的特性研究

染料属于一类难降解的有机污染物。采用振荡平衡法研究Fe_3O_4@MnO_2核-壳纳米片对酸性橙7(AO7)的吸附特征。采用4种吸附动力学模型拟合Fe_3O_4@MnO_2核-壳纳米片吸附AO7的动力学曲线,结果表明,准二级动力学模型拟合效果最好,发现AO7吸附到Fe_3O_4@MnO_2核-壳纳米片上的限制因素是反应速率和扩散方式。采用3种吸附等温模型拟合Fe_3O_4@MnO_2核-壳纳米片吸附AO7的等温曲线,结果表明,Langmuir模型拟合效果最好,在303 K时的饱和吸附容量为218.11 mg/g,并且吸附容量随着温度的升高而增大,高温下更有利于AO7的吸附。热力学实验结果表明,Fe_3O_4@MnO_2核-壳纳米片吸附AO7是自发进行的放热反应,吸附过程为物理吸附,且向着系统熵增的方向进行。     

磁性阴离子吸附剂的制备及其去除水中Ni2+离子的研究

本文制备了具有核/壳结构的磁性纳米颗粒Fe_3O_4@SiO_2,用马来酸酐和均苯四甲酸酐分别对Fe_3O_4@SiO_2纳米粒子进行接枝改性,分别标记为Fe_3O_4@SiO_2@M和Fe_3O_4@SiO_2@P,使其带有较多的负电荷,形成对金属离子有吸附作用的阴离子吸附剂。考察了两种吸附剂对水中Ni~(2+)的吸附性能。结果表明,两种吸附剂对低浓度的Ni~(2+)有较好的吸附作用。当Ni~(2+)浓度小于0.5g·L~(-1)时,两种吸附剂对Ni~(2+)去除效率均可达到100%。当吸附剂用量一定时,随Ni~(2+)浓度增加,去除率下降。     

Cu~(2+)印迹壳聚糖/聚乙烯醇膜的制备及其吸附性能研究

基于壳聚糖对金属离子的螯合机理,同时采用离子印迹法和共混法改性壳聚糖膜,制备了Cu~(2+)印迹壳聚糖/聚乙烯醇膜(CS(Cu~(2+))/PVA),并研究了其对Cu~(2+)的吸附性能。利用SEM、 FT-IR对其进行表征,并探讨了各因素对吸附效果的影响,结果表明:当PVA添加量为7.5%, Cu~(~(2+))初始浓度为100 mg·L-1,吸附剂添加量为0.01 g, pH=5.00时, CS(Cu~(2+))/PVA对Cu~(2+)的吸附量最大,为182.1 mg·g-1,是壳聚糖膜(CS)吸附量的1.9倍。吸附在90 min内达到平衡,吸附等温线既符合Langmuir模型,也符合Freundlich模型。吸附动力学符合拟二阶动力学模型。3次循环使用后,吸附量仍可达到102.7 mg·g~(-1)。在有Pb~(2+)存在的混合溶液中,其对Cu~(2+)的吸附量为150.39 mg·g-1,是对Pb~(2+)吸附量(22.14 mg·g-1)的7倍,表现出优异的吸附选择性。     

纳米四氧化三铁沸石微球吸附废水中铅离子研究

采用纳米Fe_3O_4对人造沸石(NZ)进行改性,研究了吸附剂投加量、废水pH、不同交联剂、离子含量等对改性磁性沸石微球去除废水中Pb~(2+)性能的影响,分析了改性沸石的吸附动力学和吸附等温线。结果表明,在Pb~(2+)溶液pH=3,吸附剂投加量为0.6 g/L条件下,钙交联纳米Fe_3O_4改性沸石微球(Ca-MZS)对溶液中Pb~(2+)的去除率达93.4%,最大吸附量为77.1 mg/g,较NZ的最大吸附量8.02 mg/g有明显提高。Ca-MZS比铁交联纳米Fe_3O_4改性沸石微球(Fe-MZS)的最大吸附量高2.57 mg/g。Ca-MZS对Pb~(2+)的吸附过程符合准2级动力学模型和Freundlich模型。Pb~(2+)溶液分别加入Na~+、K~+时,Ca-MZS对Pb~(2+)去除率分别下降了9.3个、16.1个百分点。     

用于吸附重金属离子的磁性纳米伊/蒙黏土的制备

采用化学共沉淀法原位制备了一种可便于磁性回收并吸附水中重金属离子(如Pb~(2+))的磁性纳米伊/蒙黏土。通过X射线衍射、Fourier变换红外光谱、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁强计对样品进行了表征。结果表明:合成的Fe_3O_4纳米颗粒可原位复合附着于纳米伊/蒙黏土颗粒表面,使磁性纳米伊/蒙黏土的饱和磁化强度达到26.77 A·m~2/kg,并可有效地从浆体中磁分离出来。另外,水中Pb~(2+)的吸附研究表明,磁性纳米伊/蒙黏土吸附Pb~(2+)的动力学过程符合准二级动力学模型,且pH值和磁性纳米伊/蒙黏土加入量对在浆料中吸附Pb~(2+)的效果有着显著的影响。其等温吸附过程符合Langmuir模型,其最大单层饱和吸附量为22.5 mg/g。当pH=6时,Pb~(2+)的去除率达97.79%;当磁性纳米伊/蒙黏土加入量为1 g/L时,平衡吸附量为38.7 mg/g。     

新型离子印迹磁球的制备及吸附性能研究

以黄腐酸(FA)为功能单体,Ni~(2+)为模板,Fe_3O_4/SiO_2为磁核,成功制备了新型离子印迹磁球(Fe_3O_4/SiO_2/FA)。研究结果表明:当水溶剂总体积为50mL时,其最佳制备工艺条件是:Fe_3O_4/SiO_2为1g,KH-560为1.2mL,FA(0.01g/mL)为30mL,NiCl_2·6H_2O(0.03g/mL)为12mL,反应温度为60℃。在Cr~(3+)和Pb~(2+)竞争离子存在条件下,相对选择性系数Ni~(2+)/Cr3+、Ni~(2+)/Pb~(2+)分别是221.44和609.72,表明Fe_3O_4/SiO_2/FA对Ni~(2+)离子具有较高的选择识别能力;经过5次吸附-脱附实验后,离子印迹磁球仍然具有较好的吸附使用性能。     

磁性硅酸钙重金属离子吸附剂用于光催化还原CO_(2)EI北大核心CSCD

通过静电相互作用获得四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))@水化硅酸钙(CSH)纳米片复合吸附剂,并在此基础上,提出"吸附剂–光催化剂"转变策略:Fe_(3)O_(4)@CSH吸附剂分离废水中有害重金属离子后,回收再利用为光催化剂用于CO_(2)还原。结果表明:受益于CSH纳米片的超高比表面积和强离子交换能力,Fe_(3)O_(4)@CSH吸附剂能够高效去除重金属离子Zn^(2+)、Cu^(2+)、Co^(2+)、Ni^(2+)、Pb^(2+),最大吸附量分别为83、142、150、179、343 mg/g;富集重金属离子的Fe_(3)O_(4)@CSH吸附剂在可见光下能够有效还原CO_(2)为CO,其中,吸附Ni^(2+)后的Fe_(3)O_(4)@CSH-Ni表现出最佳的催化活性,CO的产率达到3310μmol/(g×h),选择性为99.3%;此外,Fe_(3)O_(4)的磁性有利于吸附和光催化过程中Fe_(3)O_(4)@CSH的快速回收。     

KMnO4改性汉麻废弃物对水体中Pb2+吸附工艺优化研究

建立了汉麻废弃物KMnO_4改性方法及其对水体中Pb~(2+)吸附工艺优化方案,以汉麻废弃物为切入点,通过KMnO_4预处理,制备成表面富含Mn—O基团吸附剂,达到吸附Pb~(2+)净化水体的目的。通过单因素分析确立3因素3水平正交试验方案,确定了改性汉麻废弃物对水体中Pb~(2+)吸附最佳工艺:溶液pH 4.5、吸附时间20 min、改性汉麻废弃物吸附剂投放量与Pb~(2+)离子浓度比值(A/C)25条件下,改性汉麻废弃物吸附容量最大为40.25 mg/g。KMnO_4改性汉麻废弃物Pb~(2+)吸附剂具有易制备、环保、高效等优点。     

中华麦饭石对重金属离子的吸附作用

以产于内蒙古通辽市奈曼旗的中华麦饭石为吸附剂,研究麦饭石对重金属离子Pb~(2+)、As~(3+)、Cr~(3+)、Cd~(2+)、Hg~(2+)的吸附作用。结果表明,中华麦饭石对重金属离子的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程。中华麦饭石对重金属离子Pb~(2+)、As~(3+)、Cr~(3+)、Cd~(2+)、Hg~(2+)的吸附容量分别为0.119 8、0.133 1、0.105 4、0.069 8、0.057 5 mg/g。中华麦饭石对重金属离子的吸附机理主要是物理吸附与离子交换。     

Fe_3O_4@SiO_2核壳结构磁性纳米颗粒的制备研究

以FeCl_3·6H_2O、乙二醇、醋酸钠、聚乙二醇等为主要原料首先通过溶剂热法在200℃反应生成平均粒径为26.6 nm的Fe_3O_4纳米颗粒。然后加入浓氨水催化正硅酸乙酯(TEOS)水解、缩合生成Fe_3O_4@SiO_2核壳结构纳米颗粒。通过对比纯Fe_3O_4纳米颗粒的粒径及核壳结构Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒的粒径,可计算得到SiO_2壳层平均厚度约为273.5 nm。     

Fe_3O_4@SiO_2核壳结构磁性纳米颗粒的制备研究

以FeCl_3·6H_2O、乙二醇、醋酸钠、聚乙二醇等为主要原料首先通过溶剂热法在200℃反应生成平均粒径为26.6 nm的Fe_3O_4纳米颗粒。然后加入浓氨水催化正硅酸乙酯(TEOS)水解、缩合生成Fe_3O_4@SiO_2核壳结构纳米颗粒。通过对比纯Fe_3O_4纳米颗粒的粒径及核壳结构Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒的粒径,可计算得到SiO_2壳层平均厚度约为273.5 nm。     

铅离子印迹聚合物的制备及吸附性能研究

以磁性碳纳米管(Fe_3O_4/MWCNTs-COOH)为基质,壳聚糖(CS)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为功能单体,戊二醛为交联剂,Pb~(2+)为模板,采用反相悬浮聚合法制得一种新型铅离子印迹材料(IIPs)。利用FT-IR、XRD、TG、SEM对其进行结构表征,通过UV-Vis和AAS研究了IIPs的吸附特性。结果表明,IIPs对Pb~(2+)平衡吸附量为33.60 mg/g,该吸附过程符合准二级动力学模型,在竞争离子Cu~(2+)和Cd~(2+)存在时,Pb~(2+)/Cu~(2+)和Pb~(2+)/Cd~(2+)的选择系数分别为7.62和6.04。     

磁性有机膨润土的制备及其吸附性能研究

采用共沉淀法制备Fe_3O_4磁流体,用磁流体与乙二胺四乙酸二钠复合改性有机膨润土制备Fe_3O_4负载的改性磁性有机膨润土,并对其进行了红外光谱分析、扫描电子显微镜形貌分析、元素分析,测定了样品对不同基材上Pb~(2+)、Cr~(6+)吸附剩余量。结果表明,Fe_3O_4微粒能够负载到被乙二胺四乙酸二钠改性过的有机膨润土表面形成磁性集合体,改性磁性膨有机润土具有良好的超顺磁性,对Pb~(2+)、Cr~(6+)等核素有良好吸附性能,从而达到去除放射性核素的目的。     

磁性纳米Fe3O4的制备及其对Cr6+的吸附

采用共沉淀法制备磁性纳米Fe_3O_4,利用TEM、FT-IR、XRD和BET对制备的材料进行表征,并研究磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附去除效果。结果表明,磁性纳米Fe_3O_4成功制备。磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附动力学可以用准一级动力学方程描述,60 min达吸附平衡,以物理吸附为主,平衡吸附量为8.182 mg/g。磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附热力学可以用Langmuir等温模型描述,最大吸附量为7.235 mg/g。此外,溶液中Cr~(6+)初始浓度增加,平衡吸附量先快速增加后缓慢增加。初始浓度低时,不同温度平衡吸附量线性增加;初始浓度高时,温度越高,平衡吸附量越大。溶液pH增加,平衡吸附量先增加后减少;溶液中阳离子种类和浓度对磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附有一定的影响。     

两步法制备核壳结构Fe_3O_4@PDA@BSA纳米复合材料

采用溶剂热法制备了Fe_3O_4纳米粒子,再经两步法制备了核壳结构Fe_3O_4@PDA@BSA纳米复合材料,并利用X-射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)对样品形貌及磁性能进行了表征。结果表明,所制备的Fe_3O_4纳米粒子粒径为3~21nm;核壳结构Fe_3O_4@PDA@BSA纳米复合材料的壳层厚度为10~20nm,比饱和磁化强度为58.8emu·g-1,具有良好的磁性能和生物安全性。该方法简单、反应条件温和、绿色环保,具有较好的适用性。     

针铁矿对水溶液中Cd2+、Pb2+的吸附影响

水体中镉、铅污染日益严重,如何净化被镉、铅污染的水体是目前污染防治的迫切问题。本文以针铁矿为吸附材料,控制水溶液中Cd~(2+)、Pb~(2+)的初始浓度、pH和离子强度的不同,研究针铁矿对Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附特性。研究结果显示:针铁矿吸附Cd~(2+)符合Langmuir吸附模型;吸附Pb~(2+)符合Langmuir和Freundlich吸附模型;随pH升高,对Cd~(2+)、Pb~(2+)吸附量先上升后趋于平衡;随着NaNO_3浓度升高,对Cd~(2+)、Pb~(2+)吸附量先下降后上升。整体可知,在废水处理中,针铁矿可作为理想的除镉和铅的吸附材料。     

聚苯胺/聚苯乙烯复合材料的制备及对Pb~(2+)吸附性能的研究

采用机械掺杂法制备了聚苯胺/聚苯乙烯(PANI/PS)共混物,并用红外光谱表征了复合材料的目标结构。研究了pH、Pb~(2+)初始浓度以及吸附时间、温度对PANI/PS复合材料吸附Pb~(2+)的性能影响,并拟合了Pb~(2+)吸附过程的动力学模型和等温模型。结果表明:pH为4.5时,PANI/PS复合材料对Pb~(2+)的吸附容量最大,所需吸附平衡时间为50 min。PANI/PS复合材料对Pb~(2+)的吸附容量随着Pb~(2+)初始浓度的增大而增大,当Pb~(2+)浓度大于300 mg/L时,对Pb~(2+)的吸附容量变化速率放缓。PANI/PS复合材料对Pb~(2+)的吸附过程遵循Langmuir等温模型与准二级动力学方程,在15～50℃为自发吸附过程。     

功能化壳聚糖磁性微球的制备及其对Cr~(3+)、Ni~(2+)的吸附

以经SiO_2包覆的Fe_3O_4和4-氯苯基异氰酸酯修饰的壳聚糖为原料,六亚甲基双异氰酸酯(HDI)为连接剂,制得功能化Fe_3O_4@Si O_2-壳聚糖磁性微球(磁性微球C),并利用SEM、FTIR对其进行表征,考察了所得磁性微球C对Cr~(3+)和Ni~(2+)的吸附性能。结果表明:磁性微球C的平均粒径为520 nm左右且分散性好。对Cr~(3+)、Ni~(2+)的吸附在60 min内达到平衡,在吸附剂质量为0.2 g,Cr~(3+)浓度为2.5 mmol/L,p H=3.0时,Cr~(3+)的单位吸附量为191.1 mg/g;在Ni~(2+)浓度为0.1 mmol/L,pH=5.0时,Ni~(2+)的单位吸附量为4.725 mg/g。所测等温吸附数据既符合Langmuir模型,也符合Freundlich模型。