可调孔骨胶水凝胶的制备以及在治理土壤重金属污染中的应用

以骨胶为基材，戊二醛为交联剂，添加调孔剂(由水、异丙醇、异丙醇铝、硝酸组成),制备了一种可调节孔隙大小的三维网络结构水凝胶。考察了调孔剂含量为1%、2%、3%时，水凝胶对重金属离子(Cr₂O₇^2-、Ni²⁺、Cu²⁺)的吸附性能。结果表明：当调孔剂含量为2%时，水凝胶吸附性能最好，对Cr₂O₇^2-、Ni²⁺和Cu²⁺最大吸附平衡浓度分别为276mg/g、321mg/g和218mg/g;吸附动力学拟合和吸附等温模型拟合表明，水凝胶对Cr₂O₇^2-的吸附过程符合伪二级动力学模型，属于单层化学吸附；对Ni²⁺和Cu²⁺的吸附过程符合伪一级动力学模型，属于单层物理吸附。     

可氧化再生的“核-壳”结构磁性吸附剂Mn0.6Zn0.4Fe2O4@SiO2-CeO2对水中氧氟沙星的吸附机制

为去除水中难生物降解的氧氟沙星（OFLX）,突破吸附剂固液分离和再生难的瓶颈,采用SiO₂和CeO₂功能化修饰Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄磁性纳米颗粒,制备得到磁性纳米复合物吸附剂Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄@SiO₂-CeO₂,利用XRD、FTIR、SEM、TEM、和振动样品磁强计等对Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄@SiO₂-CeO₂进行了系统表征。3种动力学模型（拟一级动力学、拟二级动力学和颗粒内扩散模型）、3种等温线模型（Langmuir、Freundlich和D-R模型）和吸附热力学的研究结果表明：该吸附过程的速率由颗粒内扩散和液膜扩散等多种因素共同控制;该吸附过程以物理吸附为主,化学...     

磁性硅铁载铜吸附Hg0动力学机制及密度泛函研究

采用粉末冶金法将纳米单质铜(Cu⁰)、硅铁(FeSi)、四氧化三铁硅涂层(Fe₃O₄@SiO₂)混合煅烧并制备出新型磁性硅铁载铜吸附剂MagFeSi-Cu⁰。实验研究不同烟气温度下MagFeSi-Cu⁰的汞吸附能力基础上,结合颗粒内扩散模型、准二阶动力学模型、Elovich模型及Bangham模型分析了MagFeSi-Cu⁰吸附Hg⁰过程的主要控制步骤。在此基础上,依据密度泛函理论(DFT)研究了不同反应温度下FeSi表面Cu⁰原子与Hg⁰原子的汞齐作用机制。研究结果表明,Bangham模型的拟合值与MagFeSi-Cu⁰汞吸附实验值拟合度最高,MagFeSi-Cu⁰表面痕量Hg⁰吸附由汞的外扩散和表面铜汞齐吸附共同控制;通过密度泛函计算,发现Cu⁰颗粒表面Cu-Hg齐吸附能为-0.534 eV,当烟气温度从80℃上升至200℃时,Hg⁰原子与单质Cu原子的吸附自由能从-22.47 kJ/mol下降至-13.96 kJ/mol,这些结果为深入了解Hg⁰在Cu(111)表面的反应机理提供了理论基础。     

Fe3O4/高岭土磁性复合材料对Cu2+的吸附性能

为实现高岭土（Kaolin）在Cu²⁺废水处理中的实际应用,采用球磨方法制备了剥离Kaolin,并通过氧化沉淀法制备了Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料。通过激光粒度分析仪、SEM、XRD对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的形貌及组成进行表征,并通过测试Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的饱和吸附量和磁分离回收率,确定了当Kaolin球磨4.0 h、掺量为3.0 g时所制备的Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附性能最佳,平衡吸附量为17.98 mg/g。磁滞回线结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料具有较好的磁响应性,饱和磁化强度约为16.19 emu/g。此外,采用Langmuir和Freundlich吸附等温式对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的吸附数据进行拟合,结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附行为基本符合Langmuir吸附等温模型和Freundlich吸附等温模型,既存在单分子层吸附,也存在多分子层吸附。     

双网络微球水凝胶对Cu2+的吸附行为研究

工业的迅速发展导致水体环境污染问题也愈加严重，针对重金属废水的处理极为迫切。以海藻酸钠微球为基质，合成出海藻酸钙和聚丙烯酰胺双网络结构的NH₂-SA/PAM微球水凝胶。通过扫描电镜、红外光谱、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征可知，该凝胶具有多孔网络结构，具有大量的羟基、氨基等活性位点，能实现离子在凝胶内部的快速扩散。通过对Cu²⁺的吸附实验可知，NH₂-SA/PAM微球水凝胶具有较好的吸附性能，基于Langmuir模型，在30℃下q_max为265.31mg/g,在100min内便达到吸附平衡的80%,通过均相表面扩散模型(HSDM)其凝胶内部的扩散系数D_s为2.83×10^-11m/s。该NH₂-SA/PAM对Pb²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺和Cu²⁺均有较好的吸附性能，其分配系数与离子...     

改性松果活性炭去除Cr6+的研究

为了提高水中Cr⁶⁺的去除效率，以松果粉末(PC)为原料，利用H₃PO₄改性法制备了低成本高比表面的改性松果活性炭(PCAC)。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪和全自动比表面积分析仪对PCAC表面理化性质变化进行表征。通过静态吸附实验探究其对Cr⁶⁺的吸附性能，测定了溶液初始pH、PCAC投加量和吸附时间对Cr⁶⁺吸附性能的影响。根据吸附动力学和吸附等温线，探讨了PCAC对Cr⁶⁺的吸附机理。结果表明：经H₃PO₄改性制备的PCAC比表面积和孔隙体积分别为1669.2m²/g和0.851cm³/g,高于未改性的PC;对于100mg/L Cr⁶⁺模拟废水，最佳吸附条件：pH=2、PCAC投加量0.5g、吸附时间3h,此时PCAC对Cr⁶⁺的去除率最大且为99.97%;吸附动力学数据拟合分析，拟二级动力学模型较好...     

氧化石墨烯/ZnO的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

采用化学沉淀法合成氧化石墨烯(GO)/ZnO复合材料,并通过多种测试技术对其结构和形貌进行表征。研究反应温度、吸附剂加入量、初始溶液浓度和pH值对亚甲基蓝吸附量的影响。采用准一级动力学、准二级动力学、Elovich和颗粒内扩散四种动力学模型对吸附过程进行描述。结果表明,GO/ZnO吸附亚甲基蓝的速度较快,其吸附过程为吸热反应,较好地符合准二级动力学方程。     

AEP作用下溶胶-凝胶法制备纤维素基炭气凝胶及其对水溶液中Cu2+吸附性能

以微晶纤维素为前驱物, 在表面活性剂异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯(AEP)作用下进行溶胶-凝胶反应, 经过真空冷冻干燥后得到纤维素气凝胶, 再在600℃惰性气氛中碳化反应制备成炭气凝胶。通过扫描电镜、BET比表面测定和红外光谱表征制备的炭气凝胶孔隙结构及表面官能团, 并采用静态吸附法考察了炭气凝胶对水溶液中铜离子的吸附性能。结果表明, 溶胶-凝胶反应中的AEP能够有效调节和改进制备的炭气溶胶孔隙结构及其吸附性能。添加2%的AEP得到的纤维素凝胶制备炭气凝胶CCA₂孔隙结构发达、均匀, 具有655.4 m²/g的比表面积和0.73 cm³/g的孔容, 对水溶液中Cu²⁺的吸附容量最大可达到86.27 mg/g, 吸附等温线符合Langmiur模型, 吸附过程遵循准二级动力学方程。     

反相悬浮酚醛树脂对苯和苯胺的吸附动力学及热力学

液蜡为分散相,span80为分散剂,乙二醇为致孔剂,反相悬浮法制备了羟基修饰氢键型酚醛树脂LM-4。根据热力学分析,苯胺和苯在LM-4上的吸附焓和吸附熵均大于零,表明吸附包含解吸水分子和吸附吸附质两个过程。对苯胺的吸附焓达到34.06kJ/mol,说明树脂与苯胺分子间存在氢键。Lagergren模型拟合吸附动力学数据表明颗粒内扩散、膜扩散均是速率控制步骤之一,Dumwald-Wagner二级速率方程更适合于描述LM-4对苯的吸附,Kannan-Sundaram模型的拟合则说明树脂对苯胺的吸附为"优惠吸附"。     

粘土基陶粒的制备及其对Cd2+的吸附性能研究

以粘土为骨料,采用添加造孔剂法制备了多孔陶粒,将其作为吸附材料,研究了陶粒对Cd2+的吸附能力、吸附动力学和吸附机理.结果表明,粘土基多孔陶粒对Cd2+具有良好的吸附能力.固液比较大时,得到的吸附量值较小,且随着固液比的增大,陶粒对Cd2+的吸附效率和吸附速率均下降.吸附动力学模型研究表明,陶粒时CA2+的吸附符合准二级吸附速率方程,颗粒内扩散模型确定吸附过程由2个或多个步骤控制.陶粒中的-OH、C-O基团参与对Cd2+的吸附,形成了CdO新相,说明陶粒对Cd2+的吸附包括化学吸附.     

活性竹炭对苯酚的吸附动力学

研究了30℃下活性竹炭对苯酚溶液的吸附动力学,考察了苯酚初始浓度和吸附剂粒径的影响,并用三种动力学模型进行了拟合.结果表明:活性竹炭对苯酚的吸附动力学过程可以用准二级模型进行很好的描述,拟合所得的初始吸附速率随着苯酚浓度的增加和竹炭粒径的减小而提高.颗粒内扩散模型分析表明,活性竹炭对苯酚溶液的吸附过程中,颗粒内扩散为主要速率控制步骤.     

离子化氨基酸对氧化石墨烯膜渗透汽化过程中水选择性渗透的影响

在氧化石墨烯(GO)膜通道内引入离子化基团, 可通过静电作用吸附更多的水分子, 有望实现更高效的水分子渗透。研究采用真空抽滤方法将离子化的碱性氨基酸赖氨酸(Lys)引入GO膜内, 通过共价交联制备出 Lys(Na⁺)-GO复合膜。赖氨酸分子两端的氨基与GO可交联形成C-N共价键, 从而对膜结构进行调控使其更加规整有序, 并将离子化羧酸根引入氧化石墨烯通道中。相比于未离子化的赖氨酸, 离子化的赖氨酸中荷负电的羧酸根通过静电作用提高了与水分子的作用力, 增强了膜的亲水性。通过物理结构和化学结构调控的协同作用, 面向不同的水/醇分离体系, Lys(Na⁺)-GO复合膜的渗透通量和分离因子得到同时提升。在40 ℃下, 对质量分数90%的乙醇/水、正丁醇/水以及异丙醇/水体系进行渗透汽化测试, Lys(Na⁺)(10)-GO膜(抽滤溶液中Lys(Na⁺)与GO的质量比为10)的渗透通量分别达到882、2461和1127 g/(m²·h), 渗透侧水的质量分数分别达到95.38%、99.11%和99.42%。     

天冬酰胺功能化螯合纤维素的制备表征及对重金属的吸附去除

纤维素是一种储量丰富、可持续、环境友好的优质天然材料。文中为了改善纤维素对重金属的吸附去除能力,利用天冬酰胺作为改性剂,通过Schiff碱反应,制备了天冬酰胺功能化的螯合纤维素(Asn-CL),表征了其形貌和结构,研究了其对水溶液中Cd²⁺和Pb²⁺的吸附去除性能。Asn-CL吸附Cd²⁺和Pb²⁺的最佳pH范围为4.5～5.5;在30 min内, Asn-CL对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附能快速地达到平衡;在30℃时,Asn-CL对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附容量分别为126.2 mg/g和172.1 mg/g,与微晶纤维素相比,Asn-CL能够明显地增强对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附去除能力。Langmuir和准二级动力学模型可以很好地描述Asn-CL对2种金属离子的吸附过程。Asn-CL具有较好的可再生性,能够重复使用。     

裂解温度对湿地植物基生物炭理化性质与镉吸附特性的影响

以湿地植物美人蕉(MBC)、再力花(ZBC)和旱伞草(HBC)为原材料，采用热裂解法于300、 500、 700℃下制备生物炭，应用全自动元素分析仪、扫描电子显微镜、红外光谱等手段表征分析生物炭理化性质，采用静态吸附法系统研究生物炭对镉的吸附特性。结果表明：制备温度对生物质炭的理化性质、表面形貌和矿物成分有很大影响；中温(500℃)、高温(700℃)裂解生物炭对镉的吸附性能优于低温(300℃)裂解生物炭的，500℃裂解生物炭吸附性能最好，对Cd²⁺吸附容量均值可达96.00 mg·g^-1,极值可达108.28 mg·g^-1,且吸附容量从大到小为ZBC、 MBC、 HBC; 500℃裂解湿地植物基生物炭对Cd²⁺的吸附平衡时间为30 min左右，适宜的投加量和较大的溶液pH、离子初始质量浓度、反应温度有利于生物炭对Cd²⁺的吸附，对Cd²⁺吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型和拟二级动力学模型，且属于优惠吸附；裂解温度的升高可以促进生物炭芳香化，改...     

钒基普鲁士蓝类似物VHCF用于水系铜电池正极

针对开发高性能水系铜电池电极材料的迫切需求,通过简易的共沉淀法制备钒基普鲁士蓝类似物铁氰化钒(VHCF)用作水系铜电池正极,考察反应温度及转速对VHCF样品表面形貌及微观结构的影响,探究不同VHCF样品在电化学性能上的差异,并分析VHCF样品的铜离子储存机理。研究结果表明：通过适当提升反应温度及搅拌器的转速,可以制备出[Fe(CN)₆]^4-含量多,粒径小且结构稳定的立方相VHCF;丰富的[Fe(CN)₆]^4-可以为Cu²⁺离子提供更多的化学活位点,较小的粒径有利于提高Cu²⁺离子的扩散速率,与普鲁士蓝骨架结合更稳定的结晶水则能改善电池循环稳定性;电化学反应过程中,Cu²⁺离子会取代VHCF骨架中的V⁵⁺离子形成不可逆新相。VHCF正极在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量高达146.5 m A·h/g,循环500次后,保留了56.1 m A·h/g的可逆容量;在1.0 A/g的大电流密度下的放电比容量仍有60...     

转化方式对粉煤灰地聚物原位转化沸石及其Pb2+吸附性能的影响

本工作以高铝粉煤灰为前驱体，通过碱激发及化学发泡的方式制备了富含类沸石相的多孔粉煤灰地聚物，并以此地聚物为骨架，通过原位转化将类沸石相转化为沸石，得到自支撑类沸石吸附材料。另外，研究了碱热、水热、微波三种原位转化方式下多孔粉煤灰地聚物的矿物组成变化规律、不同原位转化条件下制备的沸石类吸附材料对Pb²⁺的静态吸附行为。研究结果表明：碱热转化有利于多孔粉煤灰地聚物中的类沸石相原位转化生成沸石相，明显提高了其对Pb²⁺的吸附容量。碱热转化多孔粉煤灰地聚物对Pb²⁺的吸附属于単分子层吸附。吸附动力学拟合表明，碱热转化多孔粉煤灰地聚物对Pb²⁺的吸附方式分为物理吸附和化学吸附。当Pb²⁺初始浓度为100 mg/L和300 mg/L时，吸附过程以物理吸附为主；当Pb²⁺初始浓度为500 mg/L时，吸附过程伴随大量化学键形成，化学吸附作用更强。     

改性菌糠对水中结晶紫的吸附特性研究

以菌糠吸附结晶紫能力为基础,分别用硫酸铵、草酸铵、丙二酸和氢氧化钠对菌糠进行化学改性,最终确定NaOH为最佳改性剂。探讨改性菌糠对结晶紫的吸附性能,确定NaOH改性菌糠的最优条件:NaOH浓度为0.3mol/L、改性时间为90min。改性后,菌糠对结晶紫的脱色率和吸附量增大到94.34%、19.18mg/g。吸附动力学符合准二级吸附动力学模型。吸附热力学表明:吸附以单层为主。颗粒内扩散模型表明:吸附过程由膜扩散和颗粒内扩散联合控制。     

离子交换和热处理对贵金属掺杂硅酸盐玻璃光致发光的影响

贵金属纳米颗粒-玻璃复合材料是一种重要的非线性材料。利用光致发光谱及配位场理论, 深入研究了离子交换及氢气热处理对硅酸盐玻璃中贵金属离子的引入、还原、成核及生长过程的影响, 发现延长离子交换时间有利于提高玻璃中金属离子的浓度。对于掺Ag⁺硅酸盐玻璃, 不仅存在孤立Ag⁺离子, 同时也存在Ag₂⁺团簇。H₂中热处理后, 样品中孤立Ag⁺离子浓度迅速降低, 同时出现Ag₃²⁺团簇。对于掺Cu⁺硅酸盐玻璃, 仅存在孤立Cu⁺和Cu²⁺, 没有发现Cu⁺团簇的发光峰, Cu²⁺的存在造成Cu⁺的发光强度显著降低。掺Ag⁺硅酸盐玻璃经H₂热处理后, 再经过第二次离子交换往玻璃中掺Cu⁺是十分困难的。     

亚铁氰化镍钾/羧甲基魔芋凝胶微球对Cs+的吸附性能及吸附机制

以魔芋葡苷聚糖（KGM）改性后的羧甲基魔芋葡苷聚糖（CKGM）为基体,通过溶胶-凝胶法将CKGM与亚铁氰化镍钾（KNiFC）复合后制备亚铁氰化镍钾/羧甲基魔芋凝胶微球（KNiFC/CKGM）生物质吸附剂,用于去除废水中的Cs⁺。从pH值、吸附时间、Cs⁺的初始浓度、温度及竞争离子等方面研究KNiFC/CKGM对Cs⁺的吸附性能,分析了其吸附动力学和热力学行为;并利用FTIR、SEM、EDX、XPS和XRD分析吸附作用机制。实验结果表明：当吸附剂用量为1 gL^-1、反应温度为298.15 K、初始浓度为20 mgL^-1、吸附时间为18 h时,该吸附剂对Cs⁺的去除率可达94.8%。吸附过程符合准二级动力学模型（R²=0.999）和Freundlich等温吸附模型（R²=0.985）。在288.15~328.15 K范围内,KNiFC/CKGM对Cs⁺的吸附量与温度呈正相关,吸附过程为自发、吸热的过程。FTIR、SEM和XPS等表征结果说明,KNiFC能较好的负载于CKGM上,且在吸附实验中KNiFC/CKGM能保持完整的骨架结构;EDX和XRD结果表明,KNiFC/CKGM对Cs⁺吸附机制是K⁺与Cs⁺发生了离子交换。     

氧化石墨烯/有机改性膨润土复合材料的制备及其对Cd(Ⅱ)的吸附

以氧化石墨烯（GO）、膨润土（Bent）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为原料,合成了GO/有机改性Bent （OM-Bent）复合材料,用其处理浓度为10 mg·L^-1的含Cd （Ⅱ）废水。研究了GO/OM-Bent复合材料中GO含量、pH、GO/OM-Bent复合材料投加量、反应时间、Cd （Ⅱ）初始浓度及共存离子对GO/OM-Bent复合材料吸附Cd （Ⅱ）的影响。结果表明：在pH值为6、GO质量分数为30wt%、GO/OM-Bent复合材料投加量为200 mg·L^-1时,GO/OM-Bent复合材料吸附Cd （Ⅱ）效果最佳,120 min即达到平衡,较同等条件下OM-Bent和GO单独作用时Cd （Ⅱ）吸附量分别高12.01 mg·g^-1和5.39 mg·g^-1;准二级动力学模型能很好地描述其吸附过程,吸附等温线符合Langmuir模型,温度为303 K时,GO/OM-Bent复合材料对Cd （Ⅱ）的最大吸附量为133.33 mg·g^-1。解吸实验结果表明,经5次吸附-解吸循环实验后,Cd （Ⅱ）的吸附率仍高达83.5%,说明GO/OM-Bent复合材料具有很好的循环再生性能。