磁性聚苯胺复合材料对工业废水中重金属吸附的研究进展

随着工业的快速发展,金属电镀、肥料制造、电池、采矿等行业排放出大量含重金属离子的废水,不但严重污染环境,而且危害人类身体健康。因此,如何实现对废水中重金属离子的快速有效处理成为人们关注和亟待解决的关键技术问题。近年来去除废水中重金属离子的方法不断涌现,主要有:氧化还原法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法和吸附法等。其中吸附法因具有吸附剂的材料来源广泛、种类繁多、较强的吸附能力等优点被广泛应用于废水处理领域。但是传统吸附材料因吸附效率低、吸附材料不能回收等问题已经不能满足日益严格的环境法规,因此,制备具有良好吸附效果、操作简单且可以回收的新型吸附材料一直是研究的重点。磁性纳米颗粒具有很大的比表面积、良好的吸附性能,作为吸附剂能在外加磁场的作用下快速从液相中分离出来,避免二次污染,但磁性纳米颗粒具有较高的比表面能,易于团聚和氧化,限制了磁性纳米颗粒作为吸附剂在废水处理领域的应用。聚苯胺是一种导电高分子聚合物,对重金属离子具有良好的吸附性能。将聚苯胺材料引入磁性纳米颗粒中,不但可以提高磁性纳米颗粒的分散性和稳定性,使其能够适应各种复杂的吸附环境,还提高了磁性纳米颗粒对废水中重金属离子的吸附性能。本文综述了磁性聚苯胺复合材料的结构、性质和制备方法,以及磁性聚苯胺复合材料的合成条件、形貌和吸附条件等因素对重金属离子吸附性能的影响机制。最后分析了磁性聚苯胺复合材料在处理工业废水时有待解决的问题,并展望了该材料的发展趋势,为含有重金属离子的废水处理提供更加充足的理论依据。     

新型重金属离子吸附剂的研究进展

重金属离子废水严重威胁人类的生命安全,现有多种处理方法都存在一定问题。吸附法具有简单、方便、高效、快捷、选择性强等优势,引起了人们的日益关注。在综述了腐植酸类吸附剂、碳类吸附剂、矿物吸附剂、高分子吸附剂、生物材料吸附剂以及介孔SiO_2材料等多种现有工业应用吸附剂的基础上,着重介绍了新型特定功能组分SiO_2气凝胶的制备及其在重金属废水处理的研究现状,并就今后SiO_2气凝胶材料在水处理过程中的应用进行了展望。     

碳基纳米复合材料吸附剂的制备及应用进展

近年来，碳基纳米复合材料的制备与应用备受关注，尤其是碳基纳米复合材料作为吸附剂的研究取得了一系列重要进展。综述了碳基纳米复合材料在制备中起到的关键影响因素。重点介绍了碳基纳米复合材料所具备的高比表面积、强机械性能、热稳定性等独特性能，及其在重金属废水、大气污染物吸附领域中的功能化应用。最后阐述了碳基纳米复合材料研究的不足和未来的发展方向，提出了对碳基纳米复合材料进行更进一步多功能化的研究，深度挖掘其在吸附领域的发展潜力等建议。     

利用吸附技术提取盐湖卤水中锂的研究进展

综述了无机吸附剂提取盐湖卤水中锂的研究进展。详细叙述了铝基吸附剂,层状离子交换吸附剂,钛基、锑基和锰基锂离子筛的提锂原理及发展现状,并根据物质结构特点指出了各类吸附剂的优势以及在提锂过程中存在的不足,提出了相应的改进方向。作为一种新型、高效、绿色的提锂剂,锰基吸附材料的发展前景被普遍看好,重点讨论了锰基吸附材料制备手段及掺杂改性研究,并对其发展进行了展望。     

碳基材料掺杂聚合物导电特性研究进展

导电聚合物可分为结构型导电聚合物和复合型导电聚合物,其中复合型导电聚合物主要是碳基材料或金属掺杂聚合物而得到。文中综述了碳基材料掺杂聚合物的导电机理和碳基材料掺杂聚合物导电特性的研究进展。导电机理主要有渗滤理论、隧道效应和场致发射理论等。目前应用于复合型导电聚合物的碳基材料主要为炭黑、碳纳米管和石墨烯等。文中还简要介绍了碳基材料掺杂聚合物的应用和发展趋势。     

新型氮掺杂碳基纳米材料及其应用研究进展

随着科技的快速发展,新材料不断问世。其中,氮掺杂的碳基纳米材料是一类具有潜在应用价值的新型无机非金属材料。因其结构、形貌多样,性质优异,已经成为材料领域的研究热点。综述了新型氮掺杂的碳基纳米材料的分类、制备以及在催化、电化学和吸附等领域中的应用,探讨了该类材料应用于实际亟待解决的问题以及今后的发展前景。     

sp-sp~2杂化碳基材料的简易合成及表征

在室温下通过简易的有机偶联聚合反应得到了具有sp-sp~2杂化结构的多孔碳基聚合物,通过对聚合产物简单的热处理得到了有较高比表面积的多孔碳基材料。采用比表面积分析仪、扫描电镜、拉曼光谱仪等对聚合物热处理前后的孔分布、形貌、拉曼峰等进行了分析表征,发现低聚体混合物在聚合后成为具有墨水瓶型孔的多孔碳基聚合物材料且在热处理后仍保持墨水瓶型孔的结构。在采用模板法进行聚合时,在聚合产物的透射电镜照片和选区衍射图中发现了类似二维材料的形貌和衍射谱图,这为采用模板法合成全新的sp-sp~2杂化的二维碳的同素异形体石墨炔提供了实验基础。     

纳米纤维素改性制备重金属离子吸附剂研究进展

随着化工行业的发展,重金属离子污染日益加剧,严重威胁人体健康和生态安全。纳米纤维素作为一种含量丰富的可再生纤维素材料,具有优异的机械性能、高比表面积以及化学可修饰性等优点,在吸附领域应用前景广泛。综述了纳米纤维素及其吸附剂的制备方法,主要有直接改性和接枝改性等。同时也介绍了其在重金属离子吸附方面的应用进展。指出了纳米纤维素基重金属离子吸附剂存在的问题,并展望了纳米纤维素吸附剂可行的改性方向。     

掺氮多孔碳在二氧化碳吸附分离中的应用

CO₂作为温室气体, 其捕集和存储有着重要的现实意义。多孔碳材料掺杂N原子后可以极大地改变材料的表面化学性质, 增强表面碱性, 在CO₂吸附领域具有广泛的应用。基于N掺杂最新研究进展, 本文系统地介绍了原位、后处理等掺N方法和不同孔道结构对CO₂吸附分离或扩散传质的影响, 总结归纳了材料的物理结构参数、表面化学性质与CO₂吸附分离性能的关系, 指出了各种制备方法存在的问题及解决的方法, 为高性能的CO₂吸附剂的定向设计、制备以及工业化提供了理论参考。     

层状双金属氢氧化物及其复合材料在吸附重金属离子方面的研究进展

水体中重金属离子污染日益严重，因此寻求一种新型复合材料吸附剂成为环境修复领域需要关注的迫切问题。层状双金属氢氧化物(LDHs)作为阴离子交换型二维层状化合物，具有高比表面积、层间离子可交换且环境友好等优势，在吸附领域备受关注。针对近年来的研究现状，对LDHs及其复合材料进行简单概述，以及重点介绍在吸附重金属离子方面的最新研究进展，以期为LDHs及其复合材料协同吸附重金属离子的研究提供一些参考依据。     

碳基纳米材料及其在吸附大分子有机物中的应用研究进展

碳基纳米材料的形貌和结构多种多样,包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、有序介孔碳材料和纳米多孔碳材料等,因具有较大的比表面积等特殊的理化性质,对大分子有机物的吸附具有较好的应用前景。综述了碳基纳米材料的制备及其对吸附大分子有机物的应用,并探讨了该领域面临的问题及今后的发展方向。     

三维石墨烯材料的制备及在水处理中的应用研究进展

随着经济的快速发展,越来越多的污染物质进入水体,污染环境,危害人体健康,污染废水亟待净化处理。在众多污水处理方法中,吸附法因经济、高效而被广泛使用。相较于传统吸附剂,石墨烯材料作为一种新型碳材料,具有比表面积大、化学稳定性好、含氧官能团丰富、可修饰性强等优点,对水体中的污染物具有较强的吸附能力。但二维石墨烯材料因片薄、粒径细小,在吸附污染物后较难实现固液分离,从而产生二次污染。将二维石墨烯组装成三维多孔网状聚集体,不仅能有效阻止石墨烯结构层的堆积,促进污染物的扩散吸附,还有利于吸附污染物后的固液分离。因此,在水污染处理领域,三维石墨烯吸附材料逐渐成为研究的焦点。三维石墨烯材料是以(氧化)石墨烯为主体交联形成的多孔网状宏观体新材料,继承了本征石墨烯良好的理化性能。其多孔网状纳米结构赋予自身较高的孔隙率和较快的溶质传输速度等特性,使其在水污染处理中具有良好应用前景。利用不同的化学物质,采取不同的制备方法对石墨烯材料进行接枝改性、掺杂复合等,可促进石墨烯三维宏观结构和微观孔隙结构的形成。综合国内外研究成果发现,三维石墨烯主要通过静电相互作用、π-π堆叠作用、疏水作用、氢键作用和络合作用等与污染物质结合,实现污染物的去除。对于阳离子污染物质,增加三维石墨烯材料表面的活性基团及吸附位点,可有效提高其对阳离子物质的吸附容量,优化其耐酸碱性,并提高吸附质的脱附率。而疏水亲油的三维石墨烯材料是去除油类污染物质的理想吸附材料,提高其孔隙率、比表面积和机械强度可大幅提高吸附材料的吸附性能,增强其弹性强度及热稳定性可显著提高其循坏再生性能。基于水环境污染治理的迫切需求以及三维石墨烯材料优异的吸附性能,本文从水污染治理角度出发,系统总结了水热自组装法、溶剂热自组装法、化学气相沉积法、有机高分子模板法和冰模板法等制备三维石墨烯材料的机理,综述了三维石墨烯材料在含染料、油污等有机污染物以及重金属离子废水中的吸附应用,并对其研究前景和发展趋势进行了展望。     

氨基改性CO2固体吸附材料的研究进展

以固态胺吸附剂和CO2吸附性能为主线,综述了改性剂的类型以及氨基负载的碳基、沸石、硅基、聚合物等CO2固体吸附剂的研究进展及优缺点,并对改性的硅基吸附剂的吸附性能的影响因素进行了讨论,如水的存在、温度以及CO2分压等,指出改性剂的选择以及分子筛的物理化学性质是未来CO2吸附的研究趋势.     

生物质多孔碳的制备、掺杂及应用

生物质多孔碳是一种绿色、廉价、来源广泛、理化性质易于调控的可再生能源，在能源与环境修复等领域具有广泛的应用潜力和前景。主要介绍了目前常用于制备生物质多孔碳材料的主要方法、活化方法以及掺杂方法。在此基础上，综述了生物质多孔碳材料在多相催化、超级电容器、吸附、电极材料以及微波吸收等方面的研究进展，并对未来的发展趋势进展了总结和展望。     

多孔有机聚合物在隔热和阻燃方面的应用

作为一类新型的纳米多孔材料,多孔有机聚合物(Porous organic polymer,POP)由于其具有比表面积大,吸附性能强、相对密度低和环境友好等优点,在离子交换、催化、气体分离和气体储存等领域具有巨大的潜在应用前景,并引起了学术界的广泛关注。多孔有机聚合物高的孔隙率以及其独特的孔道结构,使其具有良好的隔热特性,通过引入含有不同阻燃元素或官能团的有机砌块可提升其阻燃性。因此,多孔有机聚合物可作为隔热和阻燃材料被使用。     

聚丙烯腈基碳纳米纤维在超级电容器电极材料中的应用研究进展

超级电容器是一种介于电池和传统物理电容器之间的新型环保储能器件,近年来得到了研究者的广泛关注。电极材料是超级电容器的核心部分,因此具有更高的研究价值。聚丙烯腈基碳纳米纤维因具有良好的静电纺丝性、较高的碳化产率、优异的纳米结构、超高的比表面积以及优良的导电性和稳定性,已经成为超级电容器电极材料的研究热点。本文主要介绍了聚丙烯腈基交联结构和多孔结构碳纳米纤维电极材料,元素掺杂电极材料以及与碳材料、导电聚合物、金属氧化物复合的电极材料,并对聚丙烯腈基碳纳米纤维电极材料未来的研究方向进行了展望。     

纳米碳基表面分子印迹吸附剂综述及其吸附机理探讨（英文）

纳米碳基材料由于具有低密度、高强度、环境友好、结构可控、表面易于修饰等优点,成为了一类非常理想的表面分子印迹基质材料。相应的纳米碳基表面分子印迹聚合物(C-SMIPs)吸附剂,对于实现液相环境体系中的有机小分子污染物的选择性吸附脱除与富集回收取得了令人满意的效果。本综述对该应用背景下近五年来的不同维度C-SMIPs进行了归纳总结。不仅发现C-SMIPs吸附能力的下限更容易受基质材料的影响,其上限则更多地取决于印迹层的构建情况,以多孔纳米炭球和氧化石墨烯为基质的C-SMIPs通常具有较高的吸附容量,其中氧化石墨烯基SMIPs通常具有较高的吸附效率。同时本综述还推断出C-SMIPs对于目标分子吸附的本质是固液界面间的物理性吸附,解决了长时间以来令人困扰的对吸附过程定性的争议。另外,通过本综述的探讨分析,可以为接下来深入研究C-SMIPs的基质筛选、印迹方法、吸附条件选择等提供一些可借鉴的理论和实践经验,从而不断推进C-SMIPs的研发和应用。     

磁性多孔碳材料的研究进展

磁性多孔碳材料同时具有磁性和多孔性质,其拥有丰富的孔道结构、高的比表面积、高孔容、良好的活性位点和磁性可分离等优异的性能,可以很好的解决多孔碳材料在应用过程中难分离回收等问题,因此,磁性多孔碳材料已经在吸附领域得到广泛的应用。按照孔径大小、磁性强弱以及组合方式的不同将磁性多孔碳材料进行了分类,并综述了近年来磁性多孔碳材料的制备方法以及吸附应用,最后,对磁性多孔碳材料的应用前景进行了展望。     

纤维素改性材料对重金属吸附性能的研究进展

近年来,工农业排放的重金属离子产生了严重的水体污染;这些重金属离子浓度低,通过吸附法可以有效处理这些污染问题。吸附法的关键在于高效吸附材料的设计和制备。纤维素是可再生的高分子聚合物,具有储量丰富、来源广泛等优点,纤维素材料经过改性后对重金属离子具有良好的吸附能力。介绍了纤维素的结构特点、吸附原理和不同改性方法,重点比较了纤维素的物理改性、直接化学改性和接枝改性等不同改性方法和对重金属离子的吸附的影响,并展望了纤维素基吸附材料的发展前景和方向。     

石墨烯及其复合材料在重金属离子吸附方面的应用

重金属污染是目前最为严峻的环境污染问题之一,因此,寻找高效的纳米材料去除水中的重金属变的尤为重要。作为碳系家族的新成员,石墨烯已经成为万众瞩目的研究热点。由于具有超大的比表面积、较高的机械强度和稳定的化学性质等突出优势,石墨烯不仅在场效应晶体管、催化、药物输送等领域应用前景广阔,而且作为吸附材料在重金属离子处理方面的潜能也备受关注。综述了近年来有关石墨烯及其复合材料吸附水溶液中重金属离子的研究,系统介绍了石墨烯基材料对重金属离子的吸附效果、吸附机理、影响因素,及该材料的脱附再生性能。最后,对石墨烯及其复合材料研究过程中的挑战进行了评述,同时对它们在水处理过程中的应用前景做了深入探讨和展望。