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。     

环氧大豆油增塑聚乳酸/茶渣生物质复合材料的制备与性能研究

以茶渣(TW)为生物质填料、环氧大豆油(ESO)为增塑剂,与聚乳酸(PLA)熔融混炼制备了PLA/TW增塑复合材料,并采用红外光谱(FTIR)、转矩流变仪、扫描电镜(SEM)及力学性能测试等考察了ESO的添加对复合材料结构与性能的影响。结果表明,ESO添加使PLA/TW复合材料的加工流动性、韧性及塑性提高,但材料的力学强度和模量有所下降。当质量比PLA/TW/ESO=70/30/12时,PLA/TW增塑复合材料的韧性和塑性最佳,与增塑前相比,其缺口冲击强度和断裂伸长率分别提高了65.53%和154.23%。SEM分析结果显示,ESO能较均匀地分散在PLA/TW复合材料中,增塑复合材料断面呈现典型的韧性断裂特征。FTIR分析表明,ESO可与PLA发生一定的相互作用,使C—O键和C=O键的红外吸收峰位置向高波数方向移动。     

有机改性凹凸棒石及其对腐殖酸的吸附研究

为了提高凹凸棒石(ATP)的吸附性能,选用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对ATP进行了改性,利用FT-IR和BET表征了改性前后的结构。通过正交试验探究了其吸附腐殖酸(HA)的较佳方案,并对吸附动力学模型进行分析。结果表明:正交试验中最优的方案为:pH值为6.5,在60℃下吸附10 min,体系中投加0.1 g ATP-CTAB,HA的吸附率为99.82%。ATP-CTAB吸附HA的影响因素顺序为:HA的初始浓度>ATP-CTAB投加量>温度>pH值>反应时间。吸附动力学结果表明,吸附拟合度△q_e<3.4%,R~2>0.996,过程遵循伪二级吸附动力学模型,吸附过程以化学吸附为主。     

聚丙烯微孔膜的表面矿化修饰及其亲水性能

为了改善聚丙烯微孔膜(MPPM)的表面亲水性,通过组合多巴胺氧化聚合和交替浸渍矿化修饰技术,在MPPM表面构建了均匀的CaCO₃矿物层,实现了利用CaCO₃矿物对膜表面进行亲水化修饰的目的。采用FTIR、XPS、ESEM、EDX和水接触角对矿化膜表面进行了相应的表征。考察了溶液浓度、浸渍循环次数及聚多巴胺涂覆率等对CaCO₃矿化率的影响。结果证实,CaCO₃矿物均匀地负载在MPPM表面,膜的亲水性因CaCO₃固有的润湿性而明显改善。纯水通量测试结果表明,矿化膜具有强的水渗透能力,纯水通量大(高达6450 L·m^-2·h^-1),渗透阻力小,施加0.01 MPa的外压,水即可透过膜。油水乳液分离研究发现,矿化膜能有效地分离一定范围的油水乳液,水通量大(> 1800 L·m^-2·h^-1),且膜容易用水清洗,展现出理想的油水乳液分离应用前景。     

铜（Ⅱ）离子印迹复合膜的静电组装法制备及其吸附特性

将聚丙烯酸和聚亚乙基亚胺-Cu（Ⅱ）络合物通过静电作用交替组装到聚丙烯微孔膜（MPPM）表面,再通过环氧氯丙烷的交联,使组装层形成交联体系,洗脱除去Cu（Ⅱ）离子,制得Cu（Ⅱ）离子印迹复合膜。采用FTIR、XPS和ESEM对膜表面的化学组成及物理形态进行了表征。制得的离子印迹复合膜具有良好的亲水性和稳定性,吸水量能够达到MPPM的819倍以上;在1.5 mol·L^-1 的NaCl水溶液或55℃水浴中振荡洗涤48 h,膜表面的组装层质量能保持在94%以上。平衡吸附实验结果发现,离子印迹复合膜对Cu（Ⅱ）离子具有良好的吸附能力与高的选择性,饱和吸附量可达112.87 mg·cm^-2,以Pb（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Co（Ⅱ）、Mg（Ⅱ）或Mn（Ⅱ）作为竞争离子,膜对Cu（Ⅱ）离子的选择性系数分别达17.72、26.66、17.43、16.87、29.72和19.75。吸附热力学与动力学研究结果表明,吸附属于单分子层吸附,吸附主要受化学作用控制。制得的离子印迹复合膜具有良好的再生能力,10次吸附-脱附循环后,对Cu（Ⅱ）离子的吸附量能保持在90%以上。     

磁性羟基磷灰石的制备及其除氟性能研究

氟离子在饮用水中浓度超过1.0mg/L,将对人体健康造成极大危害.通过原位共沉淀法将具有磁性的四氧化三铁掺入羟基磷灰石(HAP)中制备磁性HAP.磁性HAP可通过普通磁体将其吸附并分离回收.实验结果表明,最佳的制备条件为反应温度和时间为60℃和1h,陈化温度和陈化时间为25℃和12h,四氧化三铁用量为0.08g.比较了HAP和磁性HAP对水溶液中氟离子的去除效果.Langmuir模型更适合于该体系,拟合得到最大吸附容量为13.70mg/g,说明磁性HAP对氟离子的吸附属于单层吸附.ΔG0<0和ΔH0>0表明该吸附过程为自发的吸热过程.吸附过程符合拟二级动力学.磁性HAP循环再生使用4次以上,仍能保持85％以上的除氟效率.高吸附容量和优异的循环使用性能表明磁性HAP是一种有效的、可重复使用的除氟吸附剂.     

聚乳酸多孔微球的制备及其表征

以聚乳酸（PLLA）/四氢呋喃（THF）为淬火溶液,无其他添加剂条件下,通过低温淬火、萃取、洗涤和干燥得到直径为30.92μm±1.55μm的PLLA多孔微球,多孔微球由直径为0.34μm±0.06μm向外辐射的纤维组成。偏光显微镜表明多孔微球为球晶结构。XRD结果表明,多孔微球属于α晶型,晶粒尺寸大小为17.25nm。DSC结果表明,PLLA多孔微球的结晶度为36.05%。与熔融挤出造粒得到PLLA原料（结晶度小于10%）相比,低温淬火得到的多孔微球的结晶度大大提高。N₂吸附-脱附结果分析表明,多孔微球的平均孔径和孔体积分别为42.92nm和0.1135cm³/g,大部分为大孔和介孔结构,比表面积和孔隙率分别为14.18cm²/g和93.15%。采用等温DSC模拟低温淬火过程研究了PLLA在THF溶液中结晶动力学,利用Avrami方程得到Avrami指数n平均值为2.29,说明PLLA在THF溶液中为异相成核和三维生长。     

脱乙酰基改性乙酸纤维薄膜对乳化油分离及积垢机理的探究

利用静电纺丝制造乙酸纤维素膜（CA纤维膜）,并利用添加TiO₂及脱乙酰基（d-CA）对CA纤维膜进行改性,后续对膜过滤特性、渗透通量、油水乳化液去除效率、反洗特性及积垢机制进行讨究。结果显示,CA纤维膜通过TiO₂及d-CA改性后可以提高膜的热稳定性及亲水性能,并得到稳定的纯水通量和过滤通量;最佳的比例为TiO₂@d-18.5%CA纤维膜,在40kPa跨膜压差、60min的操作条件下,其纯水通量、过滤通量、1g/L油水乳化液去除效率以及反洗后通量分别为824.8L/(m²·h)、(311.3±12.5)L/(m²·h)、93.6%±1.1%、451.5L/(m²·h);另外,添加TiO₂可能导致油水乳化液在膜表面不可逆阻力比例的增加,脱乙酰基改性CA纤维膜则可以降低膜自身阻力及增加可逆阻力的比例,提高CA纤维膜在油水分离方面的潜力。