改性滤料去除有机物静态吸附试验研究

目的通过几种改性滤料及未改性滤料去除有机物吸附试验研究,比较去除有机物的效果,确定其吸附类型.方法采用静态吸附试验的方法,对比未改性滤料和改性滤料对有机物的吸附容量及上清液的CODCr质量浓度.结果改性后滤料对有机物的去除率可由2%~6%提高到9%~50%,吸附容量约是未改性滤料的4~26倍.未改性滤料和改性滤料去除有机物的吸附过程中物理吸附和化学吸附作用同时存在,且作用力大小相当.Freundlich吸附等温线和Langmuir吸附等温线都可以用来描述6种滤料的吸附类型.结论改性滤料去除有机物的效果远远优于未改性滤料,其中涂铁石英砂除有机物效果最好.     

基于孔隙水赋存状态的非饱和土吸力量测分析

非饱和土中孔隙水在不同含水量条件下的赋存状态各异,孔隙水的赋存状态随着土体含水量的增加可分为结合水状态、毛细角边水状态和毛细水连通状态.由不同类型的孔隙水所引起吸力的机理各不相同,对应于孔隙水的3种赋存状态,吸力可分为吸附作用力、吸附—毛细作用力和毛细作用力.吸附作用力可通过等温吸附试验确定,其试验原理和试验结果均较为明确.毛细作用力的计算原理虽较为明确,由于参数取值的困难致使难以通过理论计算获得准确的结果,但可通过高进气值材料测量.分析认为高进气材料较为适合量测毛细作用力,对高进气值材料不恰当的使用是造成土水特征曲线在低含水量段迅速上扬的主要原因.吸附—毛细作用力尚难以通过理论计算或试验获得准确的结果,该吸力在数值上介于吸附作用力和毛细作用力之间.     

四氢呋喃酯类捕收剂与低阶煤作用机理的量子化学研究

四氢呋喃酯类化合物(THF)是一种低阶煤浮选的高效捕收剂。为了探究THF与低阶煤相互作用的内在机理,本文以四氢呋喃酯类捕收剂为对象,采用量子化学方法,基于密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-311G水平下,计算得到了键长、键角、Mulliken电荷、前线轨道能量和吸附能等参数,研究了这些参数与THF捕收性能之间的内在联系,分析了THF分子与煤分子的相互作用机理.结果表明:最高占据轨道(HOMO)能量和吸附能与THF捕收性能密切相关,可以作为THF捕收性能的判据;对比THF分子与煤分子吸附前后键长、键角、Mulliken电荷的变化,发现脂肪族THF分子主要通过四氢呋喃基和酯基与煤分子发生吸附作用,苯环在芳香族THF分子与煤分子的吸附过程中发挥了重要作用.     

碳纳米管和碳微米管的结构、性质及其应用

评述碳纳米管和碳微米管的结构、性质及其应用,指出碳纳米管可看作是石墨烯片按照一定的角度卷曲而成的纳米级无缝管状物,根据层数不同可分为多壁碳纳米管和单壁碳纳米管.由于碳纳米管管壁中的碳原子采用的是sp2杂化,因此碳纳米管沿轴向具有高模量和高强度,可用于增强复合材料的力学性能;而碳纳米管圆筒状弯曲会导致量子限域和σ-π再杂化,这种再杂化结构特点以及π电子离域结构赋予了碳纳米管特异的光、电、磁、热、化学和力学性质;碳纳米管的管腔内部是纳米级中空结构,可作为纳米级分子反应器和存储容器.但碳纳米管的管径尺寸太小、表面缺陷多、团聚严重等问题一直影响着碳纳米管在实际中的应用.而碳微米管的出现弥补了其不足,碳微米管具有与碳纳米管相似的管状结构,在保持纳米级管壁厚度的同时,能拥有微米级的管径,巨大的管壁外表面,相当于一张微米级的石墨烯网状膜,因此碳微米管能同时拥有碳纳米管和石墨烯的独特物理和化学性能.通过对碳微米管各项性能的研究表明,碳微米管的管壁具有规整的石墨烯结构,管腔具有微米级中空管结构,有较高的比表面积,电学和化学性能良好.利用其优良的电学性能,它们能较好地应用在量子导线和晶体管阵列;同时利用其优良的化学和电化学性能,也能广泛用于锂离子电池、超级电容器和储氢材料.     

非金属矿物改性及吸附重金属离子的研究进展

利用各类改性技术提高非金属矿物的吸附效果成为近年来的研究热点。文章基于非金属矿物资源分布广、储存量大、可再生活化重复利用及具有表面吸附作用、离子交换作用等特点,将其应用于废水中金属离子的去除;文章阐述了不同非金属矿物的性质、结构,分析了其改性方法—内部改性法和表面改性法,通过对沸石、蒙脱土、粉煤灰等几种典型的非金属矿物不同改性方法的对比分析,阐明了利用酸、碱、盐及有机物等改性后的非金属矿物对不同重金属离子的吸附效果及影响因素,展望了非金属矿物改性技术的应用前景和发展趋势。     

液态水对煤吸附甲烷影响的机理分析

为了研究液态水对煤吸附甲烷影响的机理,进行了不同煤级干燥煤样、平衡水煤样和注水煤样等温吸附实验,基于分子间作用力对液态水影响机理进行分析,并用维里方程拟合等温吸附实验结果来验证.结果表明,煤基质的润湿程度是液态水影响煤吸附甲烷的主要因素.干燥煤样中煤与甲烷分子间作用力远大于甲烷分子间作用力,第二维里系数较低,吸附能力强;平衡水煤样中煤与水分子氢键能高于范德华力,气态水分子竞争吸附,第二维里系数偏高,煤基质吸附能力弱;注水煤样中煤与甲烷分子之间长程作用力和甲烷与水分子之间短程作用力之和较小,与甲烷分子间作用力相当,第二维里系数最高,煤基质吸附能力很低.煤级增高,煤基质表面极性及其润湿程度降低,第二维里系数随之降低.     

石墨烯对四环素的吸附热力学及动力学研究

为了研究石墨烯(graphene, GR)与四环素(tetracycline, TC)之间的吸附作用,采用氧化还原法制备GR,并利用X射线衍射、透射电镜等手段对其形态结构进行表征,结果表明成功制备出比表面积较高的片状GR。应用平衡吸附法研究了pH值、吸附时间及温度条件对GR与TC相互作用的影响,并对其吸附动力学方程和吸附等温线进行模型拟合。结果显示,吸附反应过程的最佳pH为4.0～7.0;吸附在20min内达到平衡状态,吸附动力学符合伪二级动力学模型;在293,303,313K条件下, GR对TC的最大吸附量分别为172.1, 278.2,467.6mg／g,吸附等温线符合Freundlich模型;热力学分析说明该吸附作用是自发进行的吸热反应。GR对TC的吸附机理主要包括静电吸附、范德华力和π-键作用。     

频率响应法研究噻吩在Y型分子筛上的吸附扩散性能

利用频率响应技术考察了噻吩在NaY分子筛和两种分别采用液相和固相离子交换法制得的CeY分子筛上的吸附、扩散行为,并与TG/DTG曲线和吡啶红外等技术相结合来分析噻吩在分子筛上的吸附扩散机理。结果表明,L-CeY分子筛含有强B酸和弱L酸,S-CeY分子筛含有弱L酸和少量弱B酸。噻吩在S-CeY及NaY分子筛上只存在一种吸附过程,吸附作用相对较弱。而噻吩在L-CeY分子筛上存在两种不同的吸附过程,吸附作用相对较强,其吸附作用模式是与L-CeY分子筛上不同酸性位作用的结果。     

阳离子对邻氯苯甲酸在碳纳米管上吸附影响机制研究

以碳纳米管(carbon nanotubes)为模型吸附剂,在不同pH下,探究不同水合半径和价态的金属离子对邻氯苯甲酸(o-chlorobenzoic acid)吸附的影响机理.结果表明,低pH下,金属离子抑制了CNTs对2-CBA的吸附,抑制作用受离子水合半径的控制;高pH下,金属离子促进了CNTs对2-CBA的吸附,价态越高、水合半径越小的金属离子促进2-CBA吸附的能力越强,反之,促进2-CBA吸附的能力越弱.金属离子与邻氯苯甲酸结合键能的高斯计算结果表明,价态越高、水合半径越小的金属离子与2-CBA之间的键能越大,说明两者相互作用越强.显然,金属离子对2-CBA在CNTs上吸附的影响一方面取决于其带电量,另一方面取决于其水合半径,两者之间的平衡效应可能是决定2-CBA吸附行为的关键.     

碳纳米管超晶格结构吸附Fe原子的电子机理

为了提高碳纳米管与Fe基体之间的润湿性,构造出N掺杂有限长碳纳米管超晶格结构.第一性原理能量计算结果表明,新型超晶格结构的埋置能正向升高,结构稳定性降低,但可以显著提高外壁对Fe原子的吸附能力.差分电荷密度结果表明,掺杂体系中N原子与邻近C原子间的π键出现了畸变,使得N原子易与Fe原子发生结合.布居数和电荷转移情况表明,N原子的掺入导致Fe原子失电子能力降低,但Fe—N间共价键强度提高.超晶格结构在一定的扭转和剪切变形下仍能保持对Fe原子的吸附能力.     

CNTs 改性及水体中 Cr（VI）离子的吸附性能研究

为了脱除水体Cr（VI）,600℃下于Fe2Ni/γ-Al2O3上苯催化化学气相分解（catalytic chemical vapor decomposition ）制备碳纳米管（ carbon nanotubes , CNTs ）,粗 CNTs 经混酸（H2SO4/HNO3,3∶1, volume ratio,体积比）,超声氧化纯化,纯化的同时赋予其表面功能基团,进一步地,表面包覆功能分子聚乙烯醇（ polyvinyl alcohol ,PVA）。系统探讨了改性CNTs对高浓度水体Cr（ VI）离子的吸附脱除,结果表明,CNTs的氧化纯化使其表面植入-COOH、-OH等功能基团,进一步地,富含羟基功能基团的PVA分子在CNTs表面包覆,赋予CNTs表面活性的同时,显著提高CNTs的亲水性能。观察到了随氧化纯化和PVA修饰的CNTs上高浓度Cr（ VI）离子吸附的逐步和明显提升,吸附热力学和动力学研究表明,CNTs表面Cr（ VI）的吸附符合Freundlich热力学和准二级动力学特征。随氧化纯化和PVA修饰, CNTs对水体Cr （ VI ）吸附性能的提高可能与CNTs亲水性能的提升以及表面功能化基团对Cr（ VI）的化学吸附的促进相关联。     

纳米碳管／二氧化硅复合凝胶玻璃的XPS研究

分别以物理掺杂和化学掺杂的方式,采用溶胶-凝胶法制备了未经表面修饰纳米碳管（CNTs）和经r-氨基丙基三乙氧基硅烷（NH2（CH2）3Si（OC2H5）3,APTES）修饰纳米碳管的有机改性SiO2复合凝胶玻璃。在此基础上,以X射线光电子能谱（XPS）为表征手段,对所得两种复合凝胶玻璃中SiO2基质和掺杂CNTs的化学状态进行研究。结果表明,掺杂CNTs改变了复合凝胶玻璃中C和O的原子百分比,对SiO2基质的网络结构产生影响,但对SiO2基质的组成未产生显著影响;无论是在物理掺杂还是化学掺杂的有机改性SiO2复合凝胶玻璃中,CNTs与SiO2间均存在一定的Si—C结合键;在CNTs-SiO2复合凝胶玻璃中,以APTES作为桥梁,实现了CNTs与SiO2网络间的化学键合。     

碳纳米管中氢等离子体的介电特性及微波吸收机理研究

运用双流体理论和唯象模型,导出了碳纳米管中氢等离子体的复介电常数和微波吸收系数,构建了铁催化高压歧化生成的碳纳米管中氢等离子体的微波吸收模型,从理论上证明了铁催化高压歧化生成的碳纳米管氢等离子体中的带电粒子对微波产生的碰撞吸收是其主要微波吸收机理,揭示了铁催化高压歧化生成的碳纳米管对2.45 GHz的微波产生强烈吸收的物理机制.     

碳化鸡蛋膜/碳纳米管/二氧化锰复合材料的制备与性能

以天然鸡蛋膜（ESM）为基底,制备了一种具有良好电容性能的碳化鸡蛋膜/碳纳米管（CNTs）/二氧化锰（MnO₂）（cESM/CNTs/MnO₂）复合材料电极。首先将CNTs吸附到ESM上,通过碳化得到cESM/CNTs,再将其与高锰酸钾（KMnO₄）通过氧化还原反应,在cESM/CNTs上生成MnO₂纳米颗粒,最终得到cESM/CNTs/MnO₂复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜表征复合材料的微观形貌与结构,通过循环伏安法和计时电位法测试了cESM/CNTs与KMnO₄的质量比不同时制备得到的cESM/CNTs/MnO₂复合材料的电化学性能。实验结果表明:在当cESM/CNTs与KMnO₄的质量比为1∶4时,cESM/CNTs/MnO₂复合材料展现出优异的电容性能,并且在扫描1 000圈后,复合材料的容量保持率高达93.4%。     

Cu（111）-c（2×2）-Cl吸附结构第一性原理研究

密度泛函理论（DFT）总能计算研究了1／2ML覆盖度下氯原子在Cu（111）表面的吸附结构。计算结果表明：在Cu（111）-c（2×2）-Cl吸附结构中两个不同的Cl原子分别吸附于Cu（111）表面的fcc谷位和hcp谷位,每个氯原子的平均吸附能为2．631eV,氯原子的平均吸附高度ZCl-Cu。为0．209nm。Cu（111）-c（2×2）-Cl表面的功函数为5．778eV。     

纳米复合材料超声波焊接制备下剪切强度及组织研究

采用超声波焊接方法制备碳纳米管增强铝基复合材料,研究试件表面处理状态、焊接时间和焊接压力等工艺参数对焊接接头剪切强度的影响规律。试验结果表明:碳纳米管的加入具有较好的增强效果,提高了复合材料的力学性能;试件表面加乙醇处理、焊接时间120 ms及焊接压力17.5 MPa时,复合材料的接头剪切强度最高为11.12 MPa,相比基体材料提高28.6%;通过金相观察、扫描电镜(SEM)分析,发现碳纳米管很好地嵌入到了铝合金基体中,起到增强效果。     

PBT／CNTs复合材料的制备及其导电性能

采用熔融共混法制备聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）／碳纳米管（CNTs）复合材料,研究了不同分散工艺处理的原生CNTs和不同CNTs质量分数对复合材料表面电阻的影响。利用扫描电镜观察了处理后CNTs的分布状态和PBT／CNTs复合材料的微观形貌。结果表明：球磨分散使CNTs有更好的分散效果并更好地提高了复合材料的导电率;随着CNTs质量分数的不断增加,复合材料的表面电阻呈不断下降的趋势,导电阀值出现在CNTs质量分数约为4％时。     

有机物在鱼体中生物富集因子的预测

计算了165种非离子性有机物的原子类型电性拓扑状态指数。将它们与122种非离子性有机物的生物富集因子（1gBCF）拟合,经最佳子集回归及交互验证建立令人满意的数学模型。通过Jackknife法检验该模型具有总体稳健性,并对43种非离子性有机物的生物富集因子（1gBCF）给出合理的预测。结果表明,原子类型电性拓扑状态指数能较准确估算与预测有机物的生物富集因子。     

氧化还原介体催化强化偶氮染料脱色研究进展

偶氮染料废水是公认的难处理废水之一,解决问题的关键是缩短厌氧生物脱色时间。大量研究表明具有氧化还原性能的不同有机分子对于厌氧（生物）脱色催化作用是明显的。氧化还原介体通过自身不断的氧化和还原来传递电子,明显加速电子传递速率,可使偶氮染料氧化/还原速率提高1到几个数量级,大幅缩短降解时间。讨论了不同微生物作用的偶氮染料脱色机理,总结了氧化还原介体对偶氮染料还原（生物）转化过程的催化效果,并指出今后的研究方向,以提高氧化还原介体（生物）催化降解偶氮染料的实际应用性。     

基于介孔分子筛MCM-41的手性固定相合成及结构表征

自1992年问世以来,新型介孔分子筛MCM-41因其在多相催化、吸附与分离以及离子交换等多个领域的潜在应用而成为国内外热点研究课题之一。本文通过在分子筛MCM-41的空腔内进行表面功能化制备出中间体NH2-MCM-41,然后将其与N-3,5-（二硝基苯甲酰）-亮氨酸进行不同类型有机化学反应成功获得手性分离固定相CSP1和CSP2。所得MCM-41经过红外、X射线粉末衍射、扫描电镜、氮气吸附-脱附进行表征,而元素分析结果则表明在CSP1和CSP2内部：有机基团进入MCM-41的孔道,并修饰了孔壁。