聚丙烯腈纤维改性及在含Cu2+废水处理回收中的应用

采用四步法将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到聚丙烯腈(PAN)纤维上制备了PAN-PEI纤维。将PAN-PEI纤维处理p H值为1. 3,Cu~(2+),Ni~(2+),Ca~(2+),Mg~(2+),Fe~(2+)/Fe~(3+)含量分别为784. 20,4. 60,4. 10,4. 70,1. 10 mg/L的含Cu~(2+)废水,研究了PAN-PEI纤维对废水中的金属离子的吸附和回收效果。结果表明:各用3. 0 g PANPEI纤维分3次振荡吸附10 min处理已调至p H值为4. 1的废水样,经第1,2,3次吸附处理后废液中Cu~(2+)含量分别为93. 60,18. 16,0. 96 mg/L,Ni~(2+)含量分别为1. 25,0. 35,0. 07 mg/L,其中Ni~(2+)经2次、Cu~(2+)经3次处理达到国家排放标准;模拟实际吸附回收过程,回收液中Cu~(2+)含量为45 280 mg/L,与原液相比,浓缩了58倍,其盐酸盐占比为99. 43%;如分开处理含Ni~(2+)废水,则回收的氯化铜纯度可达99. 73%; PAN-PEI纤维吸附Cu~(2+)时对共存Ca~(2+),Mg~(2+),Fe~(2+)/Fe~(3+)选择性系数分别为20. 23,22. 08,3. 25。     

胺基螯合纤维的制备及其对Cu~(2+)的吸附性能研究

采用两步法将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到聚丙烯腈(PAN)纤维上制备胺基螯合纤维即PEI-PAN纤维,研究了该纤维对水中Cu~(2+)的吸附性能,并对纤维的力学性能、元素组成和表面形貌进行了表征。结果表明:胺基化反应的接枝率和反应程度分别为8.72%和10.0%;纤维的力学性能在水解后下降,而在胺基化后会提升;在p H值为4~5、Cu~(2+)浓度为0~400 mg/L时,Langmuir方程可以较好地描述PEI-PAN纤维对Cu~(2+)的吸附过程,饱和吸附量为327.7 mg/g;Cu~(2+)浓度为5.0 mg/L(工业废水超标10倍)和3.0 mg/L(生活饮用水超标3倍)时,PEI-PAN纤维对的吸附量分别为74.4 mg/g和48.8 mg/g;准二级动力学方程可以较好地拟合PEI-PAN纤维对Cu~(2+)的吸附速率曲线,半饱和吸附时间为190 s;使用1.5 mol/L HCl溶液洗脱、1.0 mol/L氨水再生,再生18次后PEI-PAN纤维对Cu~(2+)的吸附量为初始吸附量的97.5%。     

吲哚衍生物改性的碳纳米管铜离子荧光传感器

用吲哚衍生物(INDOLE)共价修饰在碳纳米管的表面获得了一种高效的荧光检测器,并通过红外光谱和热重分析对其表征。研究了常见金属离子Zn~(2+),Cd~(2+),Mg~(2+),Ca~(2+),Ni~(2+)和Cu~(2+)对吲哚衍生物共价修饰的碳纳米管(MWNTs-INDOLE)荧光光谱的影响,通过荧光测试表明MWNTs-INDOLE对铜离子具有荧光选择性,并且随着铜离子浓度的增加荧光强度逐渐减弱,加入1×10~(-5)mol/L的Cu~(2+),MWNTs-INDOLE的荧光被淬灭50%。     

PAN基羧酸离子交换纤维从电镀废水中回收镍和铜的研究

系统研究了PAN基弱酸离子交换纤维在多离子共存体系中对Ni~(2+)/Cu~(2+)的选择吸附性能。以此为基础,通过多柱串联、饱和吸附、洗脱液套用方法完成了对Ni~(2+)、Cu~(2+)电镀废水的资源化治理研究。结果表明:PAN基弱酸纤维对Ni~(2+)、Cu~(2+)离子具有吸附速度快(0.55~1.50 m L×g-1×min-1)、交换容量高(Ca~(2+)、Mg~(2+)共存体系中对Ni~(2+)、Cu~(2+)吸附容量分别达139和148 mg×g-1)、选择性能好等优点,回收得到的溶液中镍和铜离子的浓度和纯度高(分别为45.15和39.17g×L-1且CNi(II)/Ctota L=0.989,CCu(II)/Ctota L=0.994)。离子交换纤维经200次吸附-洗脱循环后,其交换容量基本不变,显示出优异的实际应用前景。     

NaOH处理香菇废弃物在二元金属溶液中镉的吸附特性研究

香菇废弃物是一种廉价生物吸附剂,Na OH处理后对Cd~(2+)吸附能力大大提高,在此基础上探讨该生物吸附剂在二元金属溶液中的吸附行为特征。结果显示,NaOH处理后的香菇在二元金属溶液中对镉的吸附更具优势。当共存离子浓度较低时(1~10 mg/L),Cu~(2+)(Pb~(2+))对Cd~(2+)吸附的负影响较小,继续增大共存离子浓度至30 mg/L,Cd~(2+)的吸附量降低了0.247 mg/g(0.111 mg/g)。Zn~(2+)浓度较低时(1 mg/L)对Cd~(2+)吸附的负干扰作用明显,继续增加Zn~(2+)浓度至30 mg/L,Cd~(2+)吸附量维持不变。预处理香菇在二元金属溶液中(Cd+Cu、Cd+Zn、Cd+Pb)对Cd~(2+)吸附的最适宜p H范围为5~7,较一元镉金属溶液的适宜pH值范围广(6~7)。热力学实验表明,Cu~(2+)/Zn~(2+)/Pb~(2+)对香菇Cd~(2+)吸附的负干扰作用强弱的顺序依次是Zn~(2+)Pb~(2+)Cu~(2+);Langmuir等温吸附模型和Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合Na OH处理后香菇在二元金属溶液中(Cd+Cu、Cd+Zn、Cd+Pb)对Cd~(2+)的热力学吸附过程。     

FH-1型腐植酸树脂处理酸性含铜镍废水的研究

在pH=3—5.5,Cu~(2+)、Ni~(2+)等重金属离子总浓度<150mg/1,Ca~(2+)、Mg~(2+)总浓度<1g/1条件下的废水,经FH-1型树脂处理,重金属含量低于国家排放标准时,树脂吸附总量达50mg/g-R,饱和吸附量在45—95mg/g-R之间。     

PP-g-GMA-DETA螯合纤维对Pb2+的吸附研究

采用FT-IR、SEM对PP-g-GMA-DETA螯合纤维进行表征,并探究纤维对Pb~(2+)的吸附特性及吸附机理。结果表明,PP-g-GMA-DETA螯合纤维对Pb~(2+)的饱和吸附量为52.03 mg/g;在pH为2～5时吸附量随着pH的升高而增大,且随Pb~(2+)初始浓度的增加而增大,并在Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Fe~(3+)存在的竞争吸附过程中表现出选择性;吸附过程符合准二级动力学模型,主要受化学作用控制,半饱和吸附时间为13 min;吸附等温线符合Langmuir吸附等温线模型,为单分子层吸附,纤维可再生重复使用。     

污水配制聚合物溶液影响因素及增粘效果分析

针对大庆油田污水配制聚合物溶液存在严重粘度损失的问题,研究了污水中阴阳离子对聚合物溶液粘度的影响并提出改善措施。研究表明:对聚合物溶液粘度影响较大的是阳离子,其顺序是:Fe~(2+)Fe3~+Mg~(2+)(Ca~(2+))Na~+(K~+)。配置要求是Na~+、K~+含量3 000 mg·L-1,最好控制在1 000 mg·L-1以下;Ca~(2+)的含量200 mg·L-1,Mg~(2+)含量100 mg·L-1。Fe~(2+)、Fe~(3+)的影响严重,需严格控制含量;而阴离子对聚合物溶液粘度的影响可以忽略不计;该镁离子为该区块影响聚合物溶液粘度的主要因素。利用腐植酸钠吸附法去除溶液中的钙镁离子,经离子吸附处理后溶液增粘14.2 m Pa·s。腐殖酸钠混合液用量为8.0 m L时对钙离子的吸附率达到77.50%,腐植酸钠混合液用量为6.0 m L时对镁离子的吸附率达到83.60%,说明可以用腐殖酸钠对钙、镁离子进行处理,且增粘效果良好。     

羽毛纤维对废水中重金属离子的吸附性能研究

利用禽类羽毛纤维作为吸附剂,吸附溶液中的重金属离子Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(6+)。考察温度、pH值、吸附剂投加量、重金属离子初始浓度等对羽毛纤维吸附效果的影响并建立吸附等温线。结果表明,羽毛纤维能吸附重金属离子,随着温度、吸附剂投加量的增大,重金属离子初始浓度的降低,羽毛纤维对重金属离子的吸附率逐渐提高。随着pH值的升高,羽毛纤维对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)的吸附率提高,对Cr~(6+)的吸附率降低。羽毛纤维对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)吸附符合Freundlich吸附等温模型。羽毛纤维对重金属离子的吸附能力顺序为Pb~(2+)>Cu~(2+)>Zn~(2+)>Ni~(2+)>Cr~(6+)。     

吲哚衍生物铜离子荧光探针

合成了有机荧光探针分子INDOLE,通过荧光测试表明,该化合物可以在无水乙醇溶剂中有效地选择性识别铜离子,其它一些金属离子包括K~+,Na~+,Ca~(2+),Cr~(3+),Mg~(2+),Zn~(2+),Al~(3+)和Fe~(3+)对Cu~(2+)测定的干扰较小,实验证明INDOLE对铜离子具有荧光选择性,并且随着铜离子浓度的增加荧光强度逐渐减弱。通过Benesi-Hildebrand方程可知INDOLE与铜离子形成了1:1型配合物,络合常数K=3.34×10~5 M。     

鸟粪石炭质黏土复合材料对废水中Cu的去除

使用一种沼液氮磷回收产物,鸟粪石炭质黏土复合材料(HMCC)对模拟废水中的Cu~(2+)离子进行钝化去除。结果表明,当溶液初始pH为5.0时,初始Cu~(2+)的质量浓度为60 mg/L,HMCC投加量为0.3 g/L时,其对Cu~(2+)的吸附量可达182.8 mg/g,对Cu~(2+)的去除率可达93.04%。HMCC对Cu~(2+)的吸附符合准2级动力学模型,吸附表现为化学吸附;HMCC对Cu~(2+)的吸附Langmuir等温吸附模型(R~20.997 0),吸附表现为单层吸附,在25℃下,其Langmuir拟合所得最大吸附量可达186.2 mg/g。HMCC对废水中Cu~(2+)的去除机制主要包括化学沉淀、离子交换、表面络合及络合沉淀等。其中以化学沉淀为主。     

压裂返排液中硼质量浓度对回用性能的影响

硼残留量对压裂返排液回用影响大,针对硼质量浓度及其他离子在返排液中上限对回用的影响进行研究,为现场水重新回用提供实验依据。溶剂中加入硼离子,考察基液黏度,确定返排液中硼质量浓度上限,以确定的硼质量浓度为溶液,筛选返排液中Ca~(2+),Mg~(2+),CO_3~(2-),SO_4~(2-,HCO_3~-主要离子质量浓度上限,针对压裂液基液黏度、耐温性能、抗剪切性能进行测定。结果表明:硼质量浓度≤5 mg/L,其他离子对返排液回用影响顺序为CO_3~(2-)>SO_4~(2-)> Ca~(2+),Mg~(2+)> HCO_3~-,Ca~(2+),Mg~(2+),SO_4~(2-),HCO_3~-,CO_3~(2-)质量浓度分别为800,800,250,1 000,0 mg/L。以此离子质量浓度配成的压裂液,能够满足现场对压裂液的性能要求。     

污水中离子对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响研究

通过开展单因素对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响实验,研究污水中非还原性离子Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和还原性离子S~(2-)、Fe~(2+)对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响。单因素实验研究表明,疏水缔合型聚合物溶液粘度保留率为60%时,单因素Na~+含量达到350 mg/L,单因素Ca~(2+)或Mg~(2+)含量达到100 mg/L左右,单因素S~(2-)含量达到6.5mg/L,单因素Fe~(2+)含量达到0.5 mg/L,确定对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响顺序是Fe~(2+)>S~(2-)>Ca~(2+)≈Mg~(2+)>Na~+,一方面,少量的还原性离子S~(2-)、Fe~(2+)对疏水缔合型聚合物溶液粘度影响较大,另一方面污水中非还原性离子Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量较高,对疏水缔合型聚合物溶液粘度的影响也不能忽视。     

氧化石墨烯-壳聚糖复合材料对Cu~(2+)吸附性能的研究

通过将氧化石墨烯(GO)分散液和壳聚糖(CS)酸溶液进行复合制备得到一种氧化石墨烯-壳聚糖复合吸附剂,研究了溶液pH、吸附时间、吸附剂用量、含铜废水初始浓度对废水中Cu~(~(2+))的吸附性能的影响,确定了复合吸附剂对Cu~(~(2+))的最佳吸附条件。结果表明,复合材料在溶液pH=5.0,吸附时间(振荡)80min,吸附剂用量25g,含铜废水初始质量浓度10mg/L时,复合吸附剂对Cu~(~(2+))的吸附效果最佳,去除率为87.5%,对低浓度含铜废水有较好的处理效果。     

壳聚糖/胺基化氧化石墨烯复合膜对Cu~(2+)吸附行为的研究

为增强壳聚糖(CS)膜吸附重金属离子的能力,以CS为基体,利用乙二胺(EDA)对氧化石墨烯(GO)进行胺基化改性,将改性后的GO(n-GO)引入CS制备得到壳聚糖/胺基化氧化石墨烯(CS/n-GO)复合膜。探究吸附时间、吸附剂质量、溶液p H、初始质量浓度等条件下复合膜对铜离子(Cu~(2+))吸附性能的影响。结果表明,GO表面成功接枝上了氨基,最佳的胺基化摩尔比为n(GO)∶n(EDA)=1∶8。在吸附时间为12 h、溶液p H=4、吸附剂质量为70 mg、初始质量浓度为50 mg/L时,CS/nGO复合膜对Cu~(2+)吸附效果最好,吸附率最高可达92. 8%。CS/n-GO复合膜对Cu~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附模型符合Langmuir等温吸附模型。经过5次吸-脱附实验后,复合膜仍可重复使用。     

一种席夫碱型Al~(3+)荧光传感器的合成与研究

设计合成一种席夫碱型荧光传感器L,用于检测Al~(3+)。采用~~1HNMR、元素分析和红外光谱法对L的结构进行表征。利用荧光光谱考察L对不同金属的识别作用,研究发现L对Al~(3+)具有较强的选择性和较高的灵敏度。向L溶液中加入不同的金属离子(Al~(3+),Zn~(2+),Co~(2+),Ni~(2+),Ag~+,Mn~(2+),Mg~(2+),Hg~(2+),Fe~(3+),Pb~(2+),K~+,Na~+,Cd~(2+),Cu~(2+))时,只有Al~(3+)的加入会使荧光强度急剧增加,且L溶液由无色变成浅黄色,说明L可以"裸眼"识别Al~(3+)。在含不同金属离子的L溶液中加入Al~(3+),测定其荧光强度,发现其它金属对L识别Al~(3+)的干扰较小。通过Job’s Plot测定得出L和Al~(3+)以1:1比例络合。     

PSSMA修饰磁性氧化石墨烯对Pb2+、Cu2+ 的吸附性能

以氧化石墨烯(GO)、FeCl_3·6H_2O及聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)钠盐(PSSMA)为主要原料,通过简便一步溶剂热法制备了阴离子聚电解质修饰磁性氧化石墨烯(MGO@PSSMA),并将其用于水溶液中重金属Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附去除。采用FTIR、SEM、TEM、VSM和DLS对制备的MGO@PSSMA进行了表征。考察了溶液pH、吸附时间、溶液初始质量浓度对Pb~(2+)、Cu~(2+)在MGO@PSSMA及未经PSSMA修饰磁性氧化石墨烯(MGO)上吸附的影响。探讨了吸附等温过程、吸附动力学及吸附作用机理。结果表明:MGO表面引入PSSMA可有效增加其对Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附量。在pH=5,溶液初始质量浓度为300 mg/L时,MGO@PSSMA对Pb~(2+)和Cu~(2+)的实际吸附量达141.1和104.8 mg/g。当溶液初始质量浓度为150 mg/L时,MGO@PSSMA对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附平衡时间分别为2和1.5 min。MGO@PSSMA对Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附动力学及吸附等温数据分别符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型。使用乙二胺四乙酸(EDTA)和HCl可实现MGO@PSSMA的有效再生;通过外加磁场作用可实现MGO@PSSMA的回收再利用。     

Cu~(2+)印迹壳聚糖/聚乙烯醇膜的制备及其吸附性能研究

基于壳聚糖对金属离子的螯合机理,同时采用离子印迹法和共混法改性壳聚糖膜,制备了Cu~(2+)印迹壳聚糖/聚乙烯醇膜(CS(Cu~(2+))/PVA),并研究了其对Cu~(2+)的吸附性能。利用SEM、 FT-IR对其进行表征,并探讨了各因素对吸附效果的影响,结果表明:当PVA添加量为7.5%, Cu~(~(2+))初始浓度为100 mg·L-1,吸附剂添加量为0.01 g, pH=5.00时, CS(Cu~(2+))/PVA对Cu~(2+)的吸附量最大,为182.1 mg·g-1,是壳聚糖膜(CS)吸附量的1.9倍。吸附在90 min内达到平衡,吸附等温线既符合Langmuir模型,也符合Freundlich模型。吸附动力学符合拟二阶动力学模型。3次循环使用后,吸附量仍可达到102.7 mg·g~(-1)。在有Pb~(2+)存在的混合溶液中,其对Cu~(2+)的吸附量为150.39 mg·g-1,是对Pb~(2+)吸附量(22.14 mg·g-1)的7倍,表现出优异的吸附选择性。     

XSC-700树脂对压裂返排液中硼的吸附研究

硼交联剂在压裂液中有着重要的作用。经处理后的压裂返排液再次配制压裂液时,残留的硼交联剂含量较高会影响所配压裂液的性能。文章选用XSC-700硼特效树脂对返排液中的残留硼交联剂进行吸附去除,以硼去除率为考察指标,采用单因素实验法探究了初始硼质量浓度、树脂用量、温度、pH值、时间、转速等对吸附性能的影响,分析了Ca~(2+),Mg~(2+),SO_4~(2-),CO_3~(2-)等二价离子与硼在树脂上的竞争吸附。结果表明:pH值为9、水中树脂加量2.5%、转速200 r/min,室温下吸附1 h时,返排液中的硼质量浓度由47.15 mg/L降至3.67 mg/L,去除率可达92.22%,满足重新配液的要求;返排液中共存的Ca~(2+),Mg~(2+),SO_4~(2-),CO_3~(2-)等二价离子对XSC-700树脂吸附硼的影响较小,XSC-700树脂对硼具有极好的选择吸附性。     

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。