甲壳素/海藻酸钙凝胶球的制备及其对Cu2+的吸附性能研究

采用机械活化法协同FeCl₃预处理甲壳素,然后将其溶解在NaOH/尿素溶液中,再与海藻酸钠溶液共混,逐滴加入到CaCl₂溶液中,制备出甲壳素/海藻酸钙凝胶球(CCAGB),作为吸附剂吸附Cu²⁺。利用FT-IR、XPS和SEM对凝胶球进行表征,探究溶液初始pH、质量浓度等对吸附性能的影响。结果表明,甲壳素和海藻酸钠最佳质量比为1∶5时,CCAGB的结构稳定且具有蜂窝状的孔结构;在温度为30℃、转速为150 r/min、pH为6.0和吸附平衡时间为10 h的条件下,CCAGB对Cu²⁺的最大吸附量为169.49 mg/g,其吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。     

离子掺杂磷酸铋的制备及其光催化性能研究

利用水热法制备Cu²⁺及Cu²⁺、Zn²⁺共掺杂的磷酸铋基复合光催化材料。采用X-射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等进行表征。以亚甲基蓝为目标降解物,研究Cu^2+-掺杂及Cu²⁺、Zn²⁺共掺杂BiPO₄的复合催化剂光催化活性。结果表明,掺杂改性后的催化剂催化降解率明显增高：其中Cu²⁺掺杂降解率为90%, Cu²⁺、Zn²⁺掺杂降解率为95%。     

壳聚糖交联微球的制备及其对重金属离子的吸附作用

采用碱解法制备出高脱乙酰度的壳聚糖,再采用戊二醛或环氧氯丙烷对壳聚糖进行交联制得多孔交联微球。结果表明:环氧氯丙烷比戊二醛更适宜作为壳聚糖的交联剂,交联微球对Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺的吸附容量受金属离子初始浓度、吸附时间和溶液pH值的影响,其关系为:Cd²⁺>Cu²⁺>Ni²⁺。     

改性香菇废弃物在二元重金属废水中的吸附特性研究

采用NaOH处理后的香菇废弃物作为生物吸附剂,研究其在二元金属溶液中对Pb⁽²⁺⁾、Zn(2+)、Zn⁽²⁺⁾、Cu(2+)、Cu⁽²⁺⁾的吸附行为特征。结果表明,在二元金属溶液中,干扰离子Zn(2+)的吸附行为特征。结果表明,在二元金属溶液中,干扰离子Zn⁽²⁺⁾的存在对改性香菇吸附Cu(2+)的存在对改性香菇吸附Cu⁽²⁺⁾有显著的正向干扰作用;而干扰离子Cu(2+)有显著的正向干扰作用;而干扰离子Cu⁽²⁺⁾/Pb(2+)/Pb⁽²⁺⁾的存在显著抑制了改性香菇对Zn(2+)的存在显著抑制了改性香菇对Zn⁽²⁺⁾的吸附;Cd(2+)的吸附;Cd⁽²⁺⁾的存在对改性香菇吸附Zn(2+)的存在对改性香菇吸附Zn⁽²⁺⁾的干扰作用不显著,Pb(2+)的干扰作用不显著,Pb⁽²⁺⁾的存在对改性香菇吸附Cu(2+)的存在对改性香菇吸附Cu⁽²⁺⁾的干扰作用也不显著;Cu(2+)的干扰作用也不显著;Cu⁽²⁺⁾显著促进了改性香菇对Pb(2+)显著促进了改性香菇对Pb⁽²⁺⁾的吸附,Zn(2+)的吸附,Zn⁽²⁺⁾的存在对改性香菇Pb(2+)的存在对改性香菇Pb⁽²⁺⁾的影响不显著,而Cd(2+)的影响不显著,而Cd⁽²⁺⁾的存在显著促进了改性香菇对Cu(2+)的存在显著促进了改性香菇对Cu⁽²⁺⁾/Pb(2+)/Pb⁽²⁺⁾的吸附。     

苯并噻唑基修饰的开链Cu2+比色探针的合成及性能

以N-苯基二乙醇胺和2-巯基苯并噻唑为原料通过亲核取代反应合成了一种新型的苯并噻唑基修饰的开链冠醚类化合物1,并用核磁共振氢谱, 核磁共振碳谱及元素分析方法对合成产物进行了表征。利用紫外光谱仪考察了化合物1与多种金属离子（Mn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺ 、Fe³⁺、 Hg²⁺、Cr³⁺、Al³⁺）在乙腈溶液中的光谱变化,并探究了化合物1处理过的滤纸条在水溶液中对金属离子的识别效果,通过核磁共振氢谱讨论了化合物1与金属离子形成配合物的作用机理。实验发现,化合物1的乙腈溶液中添加Cu²⁺后溶液颜色变为棕色,明显区别于添加其他离子;在水溶液中,特制的滤纸条遇到Cu²⁺会呈现黄色,而遇其他离子均无颜色变化。结果表明,化合物1仅对Cu²⁺具有选择性,且能通过裸眼进行识别,是一种高效、简便的Cu²⁺探针。     

焙烧镁铝类水滑石对Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能研究

通过控制变量法考察温度、浓度对焙烧镁铝类水滑石得到的层状双金属氧化物(LDO)吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺单一离子及其共存体系的影响。结果表明,LDO对单一离子吸附效果均较好,温度升高,有利于LDO吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺;Cu²⁺-Cd²⁺、Cd²⁺-Zn²⁺共存时,LDO吸附效果为Cu²⁺> Cd²⁺、Zn²⁺> Cd²⁺;三者共存时,LDO吸附效果为Cu²⁺> Zn²⁺> Cd²⁺。     

聚苯乙烯接枝聚乙烯亚胺树脂合成及Cu2+吸附

将聚苯乙烯经氯乙酰化后与聚乙烯亚胺（PEI）反应合成了带有多胺结构的聚苯乙烯接枝PEI树脂PSACP，考察了溶剂、温度、物料比、反应时间等因素对接枝反应的影响，其中，N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，物料比为6:1，50℃反应5h时制得的PSACP全交换容量达到5.21mmol/g。PSACP对水溶液中的Cu²⁺具有明显的吸附作用，吸附量受溶液温度、pH和Cu²⁺初始浓度影响，45℃下对pH=5.7、初始浓度为0.5mg/mL的Cu²⁺水溶液的平衡吸附量为2.42mmol/g，吸附符合Langmuir单分子层吸附，经过三次循环，吸附容量仍然较高。25℃下对Cu²⁺的动态吸附容量达到2.74mmol/g，Cu²⁺可经1mol/L HCl洗脱，脱附率为83.8%且无拖尾现象。     

腐殖酸与重金属在黄土中的吸附规律研究

以黄土、腐殖酸和重金属离子为研究对象,基于吸附实验,研究了黄土对腐殖酸及Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺4种重金属离子的吸附规律。结果表明,黄土对各污染物的去除率随着固液比增大、溶液pH增大、初始浓度减小、吸附时间的延长明显增大,而且对不同污染物吸附效果的影响也不同;但黄土对重金属离子的吸附量一直保持为Pb²⁺>Cu²⁺>Cd²⁺>Zn²⁺。     

空心类水滑石对重金属的吸附性能研究

重金属废水是一类难处理的废水，对其进行有效处理一直是环境领域的研究热点。类水滑石(LDHs)因比表面积大、制备简单、环境友好等特性，成为一类具有较高应用潜力的重金属吸附剂。制备了具有更多吸附位点的空心类水滑石(LDHs-H)，选取重金属离子Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺和Ni²⁺作为研究对象，探究了初始重金属离子浓度、吸附时间、溶液p H和竞争离子等因素对LDHs-H吸附重金属离子的影响。结果表明，LDHs-H对Cu²⁺和Pb²⁺的等温吸附数据较好地拟合了Freundlich等温模型，对Zn²⁺和Ni²⁺的等温吸附数据较好地拟合了Langmuir等温模型。准二级动力学模型较好地描述了LDHs-H对4种重金属离子的动力学吸附过程。LDHs-H层板上的羟基与Cu²⁺和Pb²⁺反应生成沉淀是Cu²⁺和Pb²⁺去除的主要方式，与Zn     

均三嗪衍生物比色识别Cu2+及荧光识别Zn2+

以对氨基苯腈、邻叔丁基苯酚和3,5-二叔丁基水杨醛为原料合成了两种含有均三嗪对称结构的离子探针1和2,通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外、质谱对合成产物进行表征,确认其结构。利用紫外吸收光谱和荧光光谱两种手段分别考察了探针1和探针2在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中对金属离子（Cr³⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺）的识别性能,通过核磁共振氢谱对探针1与Zn²⁺的识别机理进行研究。结果表明,两种探针热稳定性强,探针1溶液中加入Zn²⁺会引起荧光强度的显著增强,抗干扰性强,是一种高选择性识别Zn²⁺的荧光增强型探针;探针2中加入Cu²⁺后溶液由无色变成黄色,紫外光谱长波长处出现新吸收峰,是一种可裸眼识别的、高效的紫外Cu²⁺探针。     

麦羟基硅钠石的可控合成及其阳离子交换性能研究

目前,开发绿色高效的重金属吸附材料受到人们的广泛关注。以硅藻土为原料,经水热法选择性地制备了2类硅酸盐材料即麦羟基硅钠石和方沸石。吸附测试结果表明,麦羟基硅钠石层间的钠离子能够与锂离子、镁离子、锌离子、钴离子、镍离子、铜离子等进行阳离子交换且能保持层状母体框架的稳定性。以钴离子、镍离子为例深入研究其吸附动力学和吸附机制发现,钴离子和镍离子的嵌入分别将麦羟基硅钠石的层间距由本征的1.56 nm减小到0.24、0.23 nm;室温下,对钴离子、镍离子的最大吸附量分别可达45、39 mg/g,均符合Langmuir单层吸附模型;钠离子的置换量大约是吸附的钴离子、镍离子量的两倍,证实层间离子交换主导吸附化学过程。因此,麦羟基硅钠石材料在多金属硅酸盐功能材料的合成以及环境吸附净化领域具有较大的应用潜力。     

Cu2+、Cd2+、Zn2+在高炉水淬渣上的竞争吸附特性

利用等温吸附法考察了高炉水淬渣对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺的单组分吸附和竞争吸附性能。结果表明,单一组分吸附时,金属离子吸附等温线属于“H”形等温线,吸附平衡符合Langmuir吸附等温模型,高炉水淬渣吸附的顺序为Cu²⁺ >Cd²⁺ >Zn²⁺,这与重金属离子电负性、水合离子半径及荷径比等有关。当加入竞争离子后,Cu²⁺的吸附等温线基本维持原来形状,且仍旧与Langmuir吸附等温模型比较相符,而Cd²⁺ 和Zn²⁺的吸附无法与现有等温吸附模型很好地拟合,等温线的形状由于竞争作用也与传统的等温线均不相同,同时各金属离子的吸附量都比单组分的吸附量降低了。吸附动力学过程先是一个快速阶段,然后进入慢速阶段。无论是单组分还是竞争条件下,伪二级动力学方程拟合结果较好,说明高炉水淬渣与Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺之间的吸附过程主要是以化学吸附为主。     

高炉水淬渣对电镀废水中重金属和COD吸附的响应面优化

为了考察高炉水淬渣处理实际电镀废水中重金属离子和COD的可行性,分别研究了吸附剂投加量、pH、吸附时间以及温度等单因素对Cu²⁺、Zn²⁺或COD去除率的影响。在单因素实验的基础上,应用 Box-Behnken中心组合方法进行三因素三水平试验,建立二次多项数学模型,并验证该模型的有效性。采用响应曲面法探讨吸附剂投加量、pH、吸附时间3个因子的交互作用及其最佳水平。结果表明：在吸附剂投加量为1.4g、pH为8、吸附时间为120min的最优化条件下,电镀废水中Cu²⁺、Zn²⁺和COD去除率达到最大,分别为99.35%、98.46%和53.63%。经对最优条件进行验证,预测值与验证实验平均值接近。吸附后废水中的Cu²⁺和Zn²⁺低于GB 21900-2008电镀废水新建企业污染物排放限值要求,而COD没有满足排放要求,所以仅应用高炉水淬渣吸附技术还不足以去除电镀废水中所有有害物质,因此可利用此技术作为辅助工艺,联合其他技术共同去除电镀废水中的重金属离子和有机物,使出水水质达到国家排放标准。     

粘质沙雷氏菌HB-4吸附重金属镉的机制

从重金属污染土壤中筛选出1株对Cd²⁺具有高耐受能力和高吸附容量的菌株HB-4,经16S rDNA序列分析鉴定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）。该菌株能在Cd²⁺浓度为300 mg·L^-1的条件下正常生长;对Cd²⁺的最大吸附量为（154.7±0.9（ mg·g^-1。考察了Cd²⁺初始浓度、pH、盐浓度以及共存离子对HB-4吸附Cd²⁺的影响,结果表明：pH=3.0~8.0时,对吸附效果无影响;NaCl含量为8.0%时,菌株对Cd²⁺的去除率仍可达到49.9%±0.1%;Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺与Cd²⁺共存时,几种重金属离子的去除率分别为98.7%±0.2%（Pb²⁺）、44.6%±0.6%（Zn²⁺）、52.7%±0.1%（Cu²⁺）和64.2%±0.3%（Cd²⁺）。解吸实验证明了HB-4对Cd²⁺极强的吸附能力,洗脱液pH=7.0时,解吸率小于2%。检测了细胞内外镉的分布情况,并利用SEM、XPS和FTIR对吸附机理进行了研究,推断HB-4对Cd²⁺的吸附机理为胞外吸附和胞内摄取。     

溶胶-凝胶法制备Cu-ZnO-ZrO2催化剂：柠檬酸用量对催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法以铜、锌、锆硝酸盐和柠檬酸为原料,改变柠檬酸用量,制备出一系列Cu-ZnO-ZrO₂催化剂。通过X射线衍射仪（XRD）、热重分析仪（TG-DTG-DTA）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）、红外光谱仪（FTIR）及BET比表面积等表征手段对干凝胶及催化剂理化性能进行测试,并在催化反应活性评价装置上对催化剂的CO₂加氢合成甲醇反应活性进行评价,研究凝胶过程中Cu²⁺、Zn²⁺、Zr⁴⁺与柠檬酸结合方式对催化剂性能的影响。结果表明：改变柠檬酸用量可调控Cu²⁺、Zn²⁺、Zr⁴⁺与羧酸的配位方式,配位能力较强的Cu²⁺、Zn²⁺在凝胶制备过程中参与三维网络的构筑,而配位能力相对较弱的Zr⁴⁺游离于三维网络之外,从而差异化地调控催化剂中活性组分CuO、ZnO、ZrO₂晶粒尺寸大小。当柠檬酸的摩尔量为金属离子摩尔量的1.5倍时,催化剂中的活性成分CuO、ZnO、ZrO₂晶粒尺寸相互匹配,表现出较好的CO₂加氢合成甲醇催化性能。     

Ion-imprinted silica gel and its dynamic membrane for nickel ion removal from wastewaters

An ion-imprinted sorbent (IIP) was prepared by using Ni²⁺ as template, 3-[2-(2-aminoethylamino) ethylamino] propyl-trimethoxysilane as functional monomer, and silica gel as carrier. The adsorption performance of IIP towards Ni²⁺ was investigated. IIP showed a higher adsorption capacity than that of non-imprinted sorbent, and it also exhibited high selectivity for Ni²⁺ in the presence of Cu²⁺ and Zn²⁺ ions. Then, IIP was used to form a dynamic membrane onto the surface of ceramic membrane for treatment of electroplating wastewater containing Ni²⁺. Compared with ceramic membrane, IIP dynamic membrane had much higher steady membrane flux, and also rejected Ni²⁺ to obtain a lower concentration of Ni²⁺ in the permeate fluid. Perhaps it is suitable for future practice applications.     

一种基于紫外可见光谱的多金属离子浓度检测方法

针对Cu²⁺,Co²⁺,Zn²⁺ 3种金属离子混合溶液的紫外可见分光光度法（UV-Vis）光谱重叠而难以检测的问题,提出了一种基于改进型Monte Carle无信息变量消除（MC-UVE）方法的多金属离子浓度检测方法。在MC-UVE的基础上引入指数衰减函数（EDF）,提出了一种改进的MC-UVE方法,并基于该方法对料液的紫外-可见光谱进行波长筛选;然后,利用筛选出的波长建立PLS模型并进行各组分浓度检测计算;最后,分别对基于MC-UVE方法和改进型MC-UVE方法PLS模型的计算结果进行对比分析。结果表明：改进型MC-UVE方法可筛选出对模型贡献度高的变量,基于该变量选择方法的PLS模型精度高。     

超大孔聚丙烯酰胺晶胶微球的制备及其生物相容性和吸附性能

利用反相悬浮结合溶剂结晶致孔法制备了具有超大孔隙、球形度良好的聚丙烯酰胺晶胶微球,晶胶微球平均粒径为234.1 mm,孔径约为10～50 mm。采用原位接枝法,将2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸（AMPSA）接枝到晶胶微球孔隙表面上,得到了带有磺酸基团的阳离子交换晶胶微球。考察了晶胶微球的生物相容性和吸附蛋白质及重金属离子Cu²⁺的性能,结果表明：在大肠杆菌培养液中,添加晶胶微球,对大肠杆菌的生长影响不大。接枝了AMPSA的晶胶微球表现出更强的吸附Cu²⁺的能力,吸附容量达到1.14 mmol·g^-1。同时,接枝后的晶胶微球也具有一定吸附蛋白质的能力,溶菌酶的吸附容量达到54.5 mg·g^-1。因此,该大孔晶胶可望在微生物固定化、生物分离和重金属离子吸附中会发挥更大的作用。