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。     

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。     

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。     

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。     

电化学脱除Pb~(2+)印迹复合膜的制备及其性能

离子表面印迹技术对目标离子具有较高的选择性和良好的化学稳定性,在去除废水中的重金属离子技术中得到广泛运用。本文以Pb~(2+)为模板离子,聚苯胺(PANI)为高分子基体,羟基化碳纳米管(MWCNTs-OH)为印迹载体,施加恒定正电位洗脱Pb~(2+)形成印迹孔穴,成功制备出具有电活性的Pb~(2+)表面印迹复合膜。采用傅里叶红外(FTIR)和X射线衍射(XRD)对MWCNTs-OH和印迹复合膜进行结构表征。借助电化学石英晶体微天平(EQCM)和原子吸收分光光度计(AAS)对印迹复合膜的Pb~(2+)分离性能进行研究。结果表明,离子印迹复合膜对Pb~(2+)的交换量可达359mg/g,且在掺杂了其他重金属离子(Cd~(2+)、Zn~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+))的含Pb~(2+)溶液中对Pb~(2+)表现出良好的选择性,其中Pb~(2+)/Zn~(2+)的分离因子可达418.74。此外,复合膜具有优异的循环稳定性和快速吸脱附速率。这种新型的离子表面印迹复合膜有望用于废水中重金属Pb~(2+)的高效分离与回收。     

黄腐酸基Cd~(2+)离子印迹聚合物的吸附性能测试

以改性黄腐酸为功能单体,反相悬浮聚合法制备了Cd~(2+)离子印迹聚合物,并研究其吸附性能。动力学模型表明,黄腐酸基Cd~(2+)离子印迹聚合物对Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学吸附模型,相关系数达到0.9977;热力学研究发现,黄腐酸基Cd~(2+)离子印迹聚合物吸附重金属离子的形式为单分子层表面吸附,与Langmuir等温吸附模型相符;竞争吸附实验显示,竞争离子Pb~(2+)、Cr~(3+)存在时,Cd~(2+)/Pb~(2+)、Cd~(2+)/Cr~(3+)的相对选择性系数分别为4.32、13.47,说明MFA-IIP对模板离子拥有较强的选择识别性能,竞争离子化合价不同,选择识别性更加显著。     

Cu~(2+)印迹磁性壳聚糖微球的表征及吸附性能

以磁性Fe_3O_4为磁核,Cu~(2+)为模板离子,壳聚糖为功能单体,制备了Cu~(2+)印迹磁性壳聚糖微球(MIPs)。采用透射电镜、红外光谱分析、振动样品磁强计和X射线衍射仪对MIPs进行表征。结果表明,MIPs具有三维网状的多孔结构,并且Fe_3O_4被壳聚糖包埋且分布均匀。同时通过振动样品磁强计测得其饱和磁化强度为10.8 emu×g~(-1),具有一定的磁性能。采用静态吸附法研究了MIPs对Cu~(2+)的吸附。结果表明,最佳吸附p H值为5;吸附3 h达到吸附平衡;MIPs对Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学方程。并对MIPs的选择识别能力进行了评价,结果表明:MIPs对Zn~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)的相对选择性系数K'分别为2.07、2.59、3.44,对Cu~(2+)具有较高的选择识别性能。并且,MIPs再生-重复使用10次吸附容量没有明显的降低。     

海胆状Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米介质对Pb~(2+)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Fe_3O_4@TiO_2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Fe_3O_4为核,以TiO_2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Pb~(2+)离子半径大、电子层数多等物化特点,在Pb~(2+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)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Pb~(2+),而对其他4种重金属离子几乎无吸附活性。单一Pb~(2+)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Pb~(2+)的最大饱和吸附容量为458.72 mg·g-1。经EDTA二钠解吸,Na OH再生后的SUNMPs可以重复使用8次以上。SUMNPs对Pb~(2+)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。     

核壳复合材料Fe_3O_4@SiO_2@Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球的制备及表征

采用两步法成功制备核壳结构复合材料Fe_3O_4@SiO_2@Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球。首先通过溶胶-凝胶法制备包覆均匀的Fe_3O_4@SiO_2纳米球,然后以它为载体,用水热法将Y3+/Eu3+的水合化合物均匀生长到Fe_3O_4@SiO_2纳米球表面,退火后获得目标产物。利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对产物进行表征。结果表明:Fe_3O_4、SiO_2和Y_2O_3∶Eu~(3+)之间为物理结合;该复合纳米球直径约350nm,壳层包覆非常均匀且颗粒分散性良好。该文结合制备过程总结出该复合材料的可控生长条件,样品的分散性与防氧化保护尤为重要。     

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。     

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。     

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。     

Fe_3O_4/RGO的制备及其对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附研究

以氧化石墨烯(GO)和纳米Fe_3O_4为原料,制备磁性石墨烯气凝胶(Fe_3O_4/RGO),通过场发射扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪对Fe_3O_4/RGO进行表征,研究了Fe_3O_4/RGO对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附特性,并使用等温吸附模型、吸附动力学模型、吸附热力学模型对吸附机理进行分析。结果表明,纳米Fe_3O_4成功负载在GO气凝胶表面,并能在外加磁场作用下实现快速磁分离。Fe_3O_4/RGO对重金属离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准2级吸附动力学模型,且反应为是吸热过程,能自发进行。Fe_3O_4/RGO在25℃、p H为6时的吸附容量分别为58.48、314.5、56.12 mg/g,Fe_3O_4/RGO对重金属吸附排序为Cu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cd(Ⅱ)。     

一锅法和两步法合成磁性羟基磷灰石重金属吸附材料的研究

分别采用一锅法和两步法工艺制备了磁性羟基磷灰石复合材料(HAP/Fe_3O_4复合磁性材料)。通过X射线衍射(XRD)对两种方法合成的HAP/Fe_3O_4复合磁性材料进行微观结构表征与分析,并研究了HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的吸附性能。结果表明:羟基磷灰石均匀负载在Fe_3O_4微粒表面,HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的吸附性能比HAP明显提高,且一锅法合成的HAP/Fe_3O_4复合磁性材料中HAP在Fe_3O_4表面分布更均匀,更牢固,且比表面积更大,较两步法好,具有更好的磁分离能力。随着Cd~(2+)初始浓度由0. 02 mg/L增大到0. 1 mg/L,去除率均呈下降趋势,吸附量呈上升趋势,当Cd~(2+)初始浓度为0. 1 mg/L时,一锅法制得HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的去除率在90%以上,其吸附量较HAP吸附量提高30%以上,两步法制得HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的去除率在85%以上,其吸附量较HAP吸附量提高了20%以上。HAP/Fe_3O_4复合磁性材料在外加磁场的作用下具有良好的分离回收和循环利用性能,是一种潜在的重金属高效吸附材料。     

Cu~(2+)印迹交联壳聚糖微球制备及其对水中Cu~(2+)的吸附研究

研究利用离子印迹技术,以壳聚糖为基材、环氧氯丙烷为交联剂制得Cu~(2+)印迹交联壳聚糖树脂微球,并用于水中Cu~(2+)的吸附。结果表明,正交实验确定优化的制备条件:壳聚糖质量分数4%、Cu~(2+)印迹量500 mg/L、交联剂1m L。单因素实验确定的吸附条件:p H为5.0、温度25℃时,此时吸附容量可达到95.0 mg/g,显示良好的Cu~(2+)吸附能力。对Cu~(2+)的吸附过程符合准2级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型,以表面反应过程控制的化学吸附为主,为放热、自发过程;当Zn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)分别与Cu~(2+)共存时,印迹微球对Cu~(2+)的选择吸附系数最大,达到28.7以上,离子选择性极高;经过5次循环实验后,对Cu~(2+)的吸附率仍达到96.8%,材料的重复利用性和稳定性好。     

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。     

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。     

高选择性磁球的合成及其对洛美沙星的分析

合成了核-壳型Fe_3O_4磁性纳米粒子,经过金属Cu~(2+)螯合修饰,制备Fe_3O_4@SiO_2/IDA-Cu磁球,联合高效液相色谱仪,建立一种检测环境水样中残留洛美沙星的新分析方法。采用单因素优化法对pH值、磁性微球用量、吸附时间及洗脱溶剂等因素进行考察。方法为取环境水样25 mL,加入20 mg磁性微球,25℃,150 r/min吸附30 min,氨水-甲醇(体积比为1∶9)为洗脱液;色谱条件为Agilent TC-C_(18)(4.6 mm×150 mm,5μm)色谱柱,柱温25℃,甲醇-φ(甲酸)=0.2%水溶液(体积比为50∶50)为流动相,流速1.0 mL/min,λ=287 nm。结果显示,环境水样加标供试品中洛美沙星在0.60～120.48μg/mL线性关系良好(r=0.999 8)。     

Cu2+印迹交联壳聚糖微球的合成及吸附性能

利用分子印迹技术,以壳聚糖(CS)为功能单体,Cu~(2+)为印迹离子,通过稀氨水固化、环氧氯丙烷交联、盐酸洗脱Cu~(2+),制得了Cu~(2+)印迹交联壳聚糖微球(Cu~(2+)-ICM)。采用FTIR、XRD和FESEM对产品进行了表征,并测定了微球的骨架密度、含水量和交联度。结果表明:交联改性可使微球具有多孔结构和良好的结构稳定性,能够很好地降低CS的酸溶性,提高微球对Cu~(2+)的吸附性能。通过正交实验L_9(3~4)得到Cu~(2+)-ICM的最优制备条件为:CS 1.5 g,环氧氯丙烷2.5 mL,80℃下交联3.0 h,制得的微球对Cu~(2+)吸附量为67.80 mg/g。在单组分体系中考察了微球对Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:当微球投加量为50 mg,Cu~(2+)初始质量浓度为338.7 mg/L,pH=5.0时,吸附量为72.80 mg/g。     

功能化纤维素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纤维素通过六亚甲基双异氰酸酯(HDI)连接,制得功能化Fe_3O4_@SiO_2-纤维素磁性微球(磁性微球C),并采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等对其进行表征,考察了所得磁性微球C对铜离子(Cu~(2+))的吸附性能。结果表明:所得磁性微球C平均粒径为573 nm左右,分散性好,对Cu~(2+)吸附在30 min内达到平衡,在吸附剂质量为0.1 g,Cu~(2+)浓度为0.02 mol/L,p H=4时,吸附量可达到44.23 mg/g,吸附等温数据符合Langmuir模型。