膨润土和磁性膨润土微球的制备及其对水中碱性染料的吸附性能

为了解决膨润土粉体材料固液分离困难的问题,利用膨润土和四氧化三铁,以海藻酸钙交联制备膨润土微球和磁性膨润土微球材料;利用X射线衍射仪、红外光谱仪和扫描电镜研究微球的结构和特点;以碱性品蓝和碱性品红为代表性染料污染物,采用批次平衡实验比较研究微球对2种碱性染料的吸附特性。结果表明:交联过程未改变膨润土和四氧化三铁的结构,且膨润土磁性微球具有磁性;微球对2种染料的吸附动力学更符合拟二级动力学方程;吸附过程符合Freundlich和Langmuir模型,碱性品蓝和碱性品红在膨润土微球上的最大吸附量分别为185. 7、63. 46 mg/g,在磁性膨润土微球上的分别为163. 4、70. 30 mg/g。     

Fe_3O_4-羧甲基纤维素-聚乙烯亚胺微球的制备及对Cd~(2+)的吸附性能

利用静电自组装的方法,将羧甲基纤维素(CMC)组装到Fe3O4上得到Fe3O4-羧甲基纤维素(Fe3O4-CMC),再用戊二醛将聚乙烯亚胺(PEI)交联到Fe3O4-CMC上,制备出Fe3O4-羧甲基纤维素-聚乙烯亚胺(Fe3O4-CMC-PEI)微球。用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、X射线光电子能谱和震动样品磁强计对Fe3O4-CMC-PEI微球进行了表征,用原子吸收分光光度计测定了其对Cd2+离子的吸附性能。结果表明,CMC组装到Fe3O4表面,Fe3O4-CMC和PEI在戊二醛的作用下发生交联得到Fe3O4-CMC-PEI微球。Fe3O4-CMC-PEI微球的粒径为10~30nm,饱和磁化强度为55.20A·m2/kg。Fe3O4在微球中的结构没有发生改变,仍为纯单一相的反尖晶石型结构。Fe3O4-CMC-PEI微球对Cd2+离子表现出了良好的吸附性能,饱和吸附容量为69.44mg/g,吸附等温数据符合Langmuir模型,吸附动力学符合拟二级反应动力学模型。     

纳米Fe_3O_4/PS-EDTA功能微球的制备及对Cu~(2+)的吸附性能

以磁性纳米Fe3O4为核,利用苯乙烯(St)聚合对其进行包覆,并进一步对表面进行氯取代、乙二胺取代及氯乙酸取代反应,制备了Fe3O4/PS-EDTA纳米磁性复合微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、热重(TGA)分析、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪、紫外分光光度计等对Fe3O4/PSEDTA微球性能进行了表征。结果表明,EDTA有效地以化学键合方式连接到纳米磁性Fe3O4/PS表面,且粒径均匀。Fe3O4/PS-EDTA对Cu2+表现出了良好的吸附性能,饱和吸附量为98.59mg/g,吸附等温数据符合Langmuir模型,吸附动力学符合拟二级反应动力学模型。     

纳米Fe_3O_4/黑曲霉磁性微球对U(Ⅵ)的吸附性能及机制

在Fe_3O_4中加入黑曲霉培养基混合培养制备了Fe_3O_4/黑曲霉磁性微球,通过静态吸附试验,考察了pH值、温度、吸附剂用量、接触时间及U(Ⅵ)初始浓度等因素对Fe_3O_4/黑曲霉磁性微球吸附U(Ⅵ)效果的影响。结果表明:pH值是影响Fe_3O_4/黑曲霉磁性微球去除U(Ⅵ)的重要因素。pH=4、温度为25℃、U(Ⅵ)的初始浓度为10mg/L、Fe_3O_4/黑曲霉磁性微球投加量为1g/L时,Fe_3O_4/黑曲霉磁性微球对U(Ⅵ)的去除率达到98.89%,在吸附15h后趋于平衡。采用SEM、能谱分析、FTIR等手段分析了Fe_3O_4/黑曲霉磁性微球吸附U(Ⅵ)的机制。SEM-EDS结果表明,Fe_3O_4/黑曲霉磁性微球成功合成且呈网状结构;FTIR结果表明,Fe_3O_4/黑曲霉磁性微球与铀发生作用的主要基团有羟基、羧基、酰胺基等。     

磁性Fe_3O_4/P(St-co-MMA)微纳米复合物的制备和性能

以单分散的苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(P(St-co-MMA))微球为载体,Fe Cl3·6H2O和Fe SO4·7H2O为前驱体,用反相共沉淀法制备了Fe3O4/P(St-co-MMA)微纳米原位复合物。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)以及氮吸附/脱附等温线等手段对Fe3O4/P(St-co-MMA)的形貌、结构、磁性能、孔径、孔体积和比表面积进行了表征。结果表明,纳米级Fe3O4已经成功地负载在微米级P(St-co-MMA)的表面。在制备的Fe3O4/P(St-co-MMA)微纳米复合物中有介孔,其平均孔径、孔体积和比表面积分别为15.41 nm、0.15953 cm3/g和32.82 m2/g。Fe3O4/P(St-co-MMA)微纳米复合物具有超顺磁性和较好的磁响应性,能满足固液相磁分离的要求。     

磁性木薯淀粉微球的结构表征及反应机理研究

以木薯淀粉(St)和自制纳米表面改性Fe3O4(M)微粒为主要原料,采用反相乳液聚合法制备了磁性木薯淀粉微球(MSt),并通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、同步热分析(TG-DSC)和振动样品磁强计(VSM)等手段对磁性木薯淀粉微球进行结构性能分析和反应机理探讨。结果表明,FT-IR分析显示磁性微粒Fe3O4与淀粉成功发生交联反应;TEM和XRD分析显示微球具有以Fe3O4为核淀粉为壳的核壳结构;TG-DSC分析表明微球的热稳定性相比原淀粉略有降低;微球的饱和磁化强度为7.07emu/g,磁化率为3.005×10-6emu/Oe,微球具有磁响应性和超顺磁性。该微球反应历程符合自由基聚合机理。     

P(St-EA-MAA)模板法制备中空二氧化硅微球

以种子乳液聚合制得的P(St-EA-MAA)共聚物微球为模板,γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)为助结构导向剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,制备了P(St-EA-MAA)/SiO2复合微球,经高温煅烧除去聚合物模板,得到了中空二氧化硅微球。热重分析(TGA)表明模板剂的最佳脱除温度为600℃。高分辨透射电镜(HRTEM)观察显示所制得的二氧化硅微球具有典型的中空结构和良好的单分散性,其尺寸主要取决于共聚物微球的大小,通过调节微球模板的尺寸可以有效控制中空微球的大小。N2吸附-脱附曲线显示二氧化硅壁具有丰富的微孔,比表面积、平均孔径和孔容分别为117.87m2/g、1.98nm和0.21cm3/g。在制备复合微球的过程中加入一定量的CTAB可以调整中空微球的壁厚和壁的孔结构,使其比表面积、平均孔径和孔容增加到219.79m2/g、3.89nm和0.25cm3/g。     

磁性Fe_3O_4/SPS微纳米复合物的制备与表征

以磺化聚苯乙烯微球(SPS)为载体,FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为铁源,NaOH为沉淀剂,通过反相共沉淀法制备了Fe3O4/SPS微纳米原位复合物。采用SEM、TEM、XRD、FTIR、VSM和氮吸附/脱附等温线,对Fe3O4/SPS的形貌、结构、磁性能、孔径、孔体积和比表面积进行了表征分析。结果表明:纳米级的Fe3O4成功地负载在了微米级的SPS表面。所制备的Fe3O4/SPS微纳米复合物中存在介孔,平均孔径、孔体积和比表面积分别为13.85nm、0.049cm3/g和14.16m2/g。Fe3O4/SPS微纳米复合物具有超顺磁性和较好的磁响应性,在外加磁场条件下能够满足固液相磁分离的要求。     

相反转工艺制备Fe_3O_4/P(St-BA)复合微球的研究

采用共沉淀法制备了油酸修饰的Fe3O4纳米粒子,并采用相反转工艺制备了Fe3O4/P(St-BA)复合微球。用透射电镜(TEM)和热失重(TGA)方法表征了Fe3O4纳米粒子、Fe3O4/P(St-BA)复合微球的形貌和Fe3O4含量。TEM显示大部分Fe3O4粒子被包覆在复合微球内部,同时有部分Fe3O4粒子嵌在微球表面。研究表明:Fe3O4/P(St-BA)复合微球具有良好的磁响应性,油酸量为0.4g修饰的Fe3O4粒子在混合单体中分散效果好。粒度测试结果显示转相水体系中聚乙烯醇和十二烷基硫酸钠复配制备的微球粒径较小且分布较窄;转相过程提高转速微球平均粒径变小,粒度分布变窄。     

蔗渣纤维素-海藻酸钙-膨润土多孔微球的制备及其对罗丹明B吸附性能的研究

以蔗渣纤维素、海藻酸钠为三维网络框架,膨润土为吸附功能单元,采用金属离子交联法联合物理包载法制备蔗渣纤维素-海藻酸钙-膨润土多孔微球,研究其对罗丹明B吸附性能,探究其吸附机理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重(TG)等表征手段分别对多孔微球形貌、晶相和热稳定性进行表征。结果表明：在固液比2g/L,染料溶液pH=3,体积为25mL,初始浓度为400mg/L,吸附温度为318K,吸附360min后,吸附量高达87.14mg/g。多孔微球吸附罗丹明B过程符合准二级动力学模型,罗丹明B在多孔微球吸附遵循Langmuir等温线吸附模型。吸附罗丹明B前后,多孔微球为类球形,具有一定孔隙结构;多孔微球中膨润土晶型结构无明显改变,且具有一定热稳定性。     

果胶磁性微球的制备及其对Mn(Ⅱ)及Cr(Ⅵ)的吸附性能

以氯化钙为交联剂,采用包埋法制备了一种果胶磁性微球吸附剂,通过红外光谱、扫描电镜、XRD、磁性分析和TGA对样品进行了表征,并考察了吸附时间、Mn2+(Cr6+)的浓度、吸附剂用量和吸附溶液的pH对果胶磁性微球吸附性能的影响。分析了果胶磁性微球分别吸附Mn(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附动力学、吸附等温线。结果表明:果胶磁性微球对Mn(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附达平衡分别需要4h和1.5h,饱合吸附量分别为54.35mg/g和9.62mg/g,吸附等温线较好地满足Freundlich模型和Langmuir模型,最大吸附量分别为102.04mg/g和25.45mg/g。吸附动力学符合准二级动力学模型,主要由化学吸附控制其吸附速率。     

阴离子β-CD磁性微球吸附铜离子的工艺优化

采用Na3P3O9和Fe3O4对β-环糊精(β-CD)微球进行改性,制备出阴离子β-CD磁性微球吸附剂,并用来吸附铜离子。采用光学显微镜和扫描电镜对其形貌进行观察,并进行粒度测定,结果表明,吸附剂呈较好的球形,粒径较改性前有所增大。通过L9(34)正交实验得到吸附工艺优方案为:吸附温度35℃,吸附时间1.5h,超声功率100%,m(阴离子β-CD磁性微球)∶V(Cu2+)=1∶40,此条件下吸附量和Cu2+除去率平均值可分别达到2.691mmol/g、96.26%,各因素对反应影响的大小顺序依次为温度、投料比、超声功率、时间。     

固定化Cu~(2+)磁性壳聚糖微球的制备及应用研究

采用化学共沉淀法合成Fe3O4纳米颗粒,乳化交联法制备磁性壳聚糖微球。以环氧氯丙烷为活化剂,螯合铜离子制备了固定化Cu2+的磁性壳聚糖微球(Cu2+-IDA-MCS)为亲和介质。以乳源蛋白中发现的血管紧张素转化酶抑制肽(ACEI)Val-Ser-Leu-Pro-Glu-Try(VSLPEW)为模型分子,考察了Cu2+-IDA-MCS对VSLPEW的吸附效果。结果表明,固定化Cu2+的磁性壳聚糖微球吸附VSLPEW的最佳条件为:VSLPEW的初始浓度为2.0mg/mL,亲和介质的吸附时间为40min,吸附温度为30℃,缓冲液pH值为7.5,此时Cu2+-IDA-MCS对VSLPEW的最大吸附量达49.08mg/g。说明Cu2+-IDA-MCS是吸附VSLPEW的一种有效的亲和介质。     

十二烷基硫酸钠对溶液燃烧合成多孔Co3O4粉体形貌及磁学性能的影响

采用盐助溶液燃烧合成法制备多孔Co3O4粉体,并对十二烷基硫酸钠(SDS)为辅助盐合成的Co3O4粉体分别在500、600和700℃进行热处理,研究其微观形貌、结构和磁学性能.研究结果表明,燃料中引入SDS作为表面活性剂,起到发泡和细化晶粒的作用,热处理对Co3O4粉体的形貌、结构及磁学性能产生明显影响.在n(Co(NO3)2·6H2O):n(SDS)=1:0.075时合成的Co3O4粉体经700℃热处理后得到了高纯度、空间网状结构好、平均晶粒尺寸为100 nm的纳米晶Co3O4粉体.经500、600及700℃热处理后Co3O4粉体的矫顽力和剩磁逐渐增大,其中700℃热处理后粉体的矫顽力和剩磁最大,矫顽力为316.8 Oe,剩磁为31.5×10-3 emu/g.     

功能化壳聚糖磁性微球的制备及其对Cu~(2+)的吸附行为

用正硅酸四乙酯(TEOS)修饰Fe_3O_4表面,并将其与经4-氯苯基异氰酸酯改性的壳聚糖通过六亚甲基双异氰酸酯(HDI)连接,制得功能化Fe_3O_4@SiO_2-壳聚糖磁性微球(磁性微球C),采用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪等手段对其进行表征,考察了所得磁性微球C对Cu2~(+)的吸附性能。结果表明:所得磁性微球C平均粒径520nm左右、分散性好,对Cu2+吸附在30min内达到平衡,在吸附剂用量为0.1g,Cu~(2+)浓度为0.02mol/L,pH=5时,吸附量可达到55.46mg/g,吸附等温数据既符合Langmuir模型,也符合Freundlich模型。     

交联聚合物磁性复合微球的制备与性能研究

由共沉淀法制备磁性FeaO4纳米颗粒,并用油酸钠对其表面进行改性,得到了平均直径为12.7nm的油基Fe3O4纳米颗粒.在该纳米颗粒存在的条件下,通过分散共聚制得了内部为Fe3O4,外层为二乙烯基苯(DVB)交联的聚丙烯酸-co-聚甲基丙烯酸甲酯(PAA-co-PMMA)磁性复合微球.研究了介质乙醇/水的比例、引发剂、分散剂、交联剂用量对形成复合微球的影响,得出了制备复合微球的优化实验条件,并对复合微球的结构、形态、尺寸及磁含量进行了考察.     

多级多孔硅酸镍微球的合成及其对碱性品红的高效吸附

层状硅酸镍因其独特的结构, 在电化学和催化等领域展现出良好的应用前景, 其合成与性能研究近年来受到广泛关注。本研究以氯化镍和正硅酸乙酯为原料, 采用水热法合成了硅酸镍微球, 并详细探究了镍硅比和碱源对产物组成、形貌及孔结构的影响。在优化条件下, 产物呈现由纳米片组装的、平均直径约为2.5 μm的微球形貌, 比表面积为119.6 m²·g^-1, 孔容为0.673 cm³·g^-1。Zeta电位分析表明, 该微球在pH=3~10范围内保持表面电负性。将硅酸镍微球用于处理碱性品红溶液, 吸附过程符合准二级动力学模型。在初始浓度为50 mg·L^-1的条件下, 吸附容量可达120.7 mg·g^-1, 脱除率达96.6%, 远优于改性粘土及近年来报道的多种材料。吸附量与平衡浓度的数据表明, 碱性品红在硅酸镍微球上的吸附符合Freundlich吸附模型, 1/n=0.1678, 表明该吸附为多层非均相吸附且吸附作用力强。     

磁性高分子微球的静电自组装制备及表征

以微乳液聚合法制取的聚(苯乙烯-丙烯酸)[P(St-co-AA)]高分子微球为模板,与部分还原法所制纳米Fe3O4,通过静电自组装制备磁性高分子微球。采用XRD、TEM、SEM、IR等对样品进行表征,采用VSM对样品进行磁性能测试。结果表明所得磁粉样品为Fe3O4单相,平均粒径为10nm。常温下磁性能测试表明:外加磁场为6 kOe时,饱和磁化强度为69 emu/g。P(St-co-AA)平均尺寸约为70 nm,表面带有羧基。自组装所制磁性高分子微球为球形,粒径约1μm,磁粉含量为30.81%。研究表明pH、搅拌等对磁性高分子微球的形成有重要影响。     

纳米Fe3O4@茶渣/海藻酸钙磁性复合材料制备及其对亚甲基蓝的吸附性能与吸附机制

采用离子共沉淀技术在茶渣(Tea waste, TW)表面沉积纳米Fe₃O₄粒子(TW@nano-Fe₃O₄),用溶胶凝胶法制备茶渣@纳米Fe₃O₄/海藻酸钙(TW@nano-Fe₃O₄/CA)磁性复合微球,通过SEM、XPS、XRD、振动样品磁强计(VSM)及万能试验机对材料结构和性能进行了表征与测试,并研究了其对水溶液中亚甲基蓝(Methylene blue, MB)的吸附性能与机制。结果表明,TW@nano-Fe₃O₄/CA复合微球磁性响应明显,粒径为1.2~1.7 mm。微球表面粗糙、褶皱,内部为疏松多孔道结构。随TW@nano-Fe₃O₄含量增加,微球粒径增加,磁响应增强,但对MB的吸附量缓慢下降;TW@nano-Fe₃O₄/CA微球对MB的吸附动力学数据与准二级动力学方程拟合较好,等温吸附过程符合Langmuir模型,对MB的吸附过程是自发性和熵减小的放热过程。在303 K下,质量配比为TW@nano-Fe₃O₄∶CA=4∶1的复合微球对MB的Langmuir最大吸附量为272.5 mg·g^-1,比TW提高86.7%,并具有良好的再生与循环使用性能。     

非均相悬浮法制备多孔羟基磷灰石微球

为了获得具有吸附和生物学功能的多孔羟基磷灰石(HA)微球,以自制的纳米羟基磷灰石(HA)粉体为原料,用非均相悬浮法制备了HA/明胶微球,将微球在1 250℃下焙烧,成功制备了直径100~500μm的多孔HA微球.采用光学显微镜、SEM分析、XRD分析和BET氮吸附法研究了微球形貌、尺寸、物相组成、比表面积和孔径,测定了微球对水中F-离子的吸附性能.结果表明:微球具有良好球形形貌和相互贯通的纳米微孔;尺寸比较均匀,分散性良好;微球的主要结晶相为羟基磷灰石;BET表面积为1.867 0~2.089 5 m~2/g,孔径6.53~6.85 nm;对氟离子的平衡吸附容量为1.909~1.940 mg/g.通过控制m(HA)/m(明胶)比例、油温、搅拌速度和搅拌时间,可以在一定范围内控制微球直径和比表面积.