基于三苯胺类化学传感器的设计、合成及应用研究

以三苯胺衍生物为原料合成了一种新型化学传感器2-氨基-N′-[4-(二苯胺)苯亚甲基]苯甲酰肼(ADBB),该化合物的结构通过核磁和质谱进行了确认。当以n(DMSO)∶n(H_2O)=1∶9的缓冲溶液为溶剂时,对传感器的性能研究表明:ADBB对Cu~(2+)具有较好的专一识别能力。当pH为7.35时,Cu~(2+)与其它5equiv.金属离子形成共存溶液时,ADBB依然能够对Cu~(2+)表现出较强的识别能力,表明该配体ADBB具有较强的抗干扰能力。当Cu~(2+)浓度在(0.1~0.6)×10~(-5) mol/L范围内,体系的荧光强度ΔF和Cu~(2+)的浓度表现出良好的线性关系,线性拟合系数为0.986 78。     

稻壳、丝瓜络和玉米芯对铜离子吸附特性比较研究

以丝瓜络、玉米芯和稻壳为原料,经化学修饰处理得到三种生物吸附剂。研究其对溶液中Cu~(2+)的吸附性能。考察了pH、Cu~(2+)初始浓度、温度对三种吸附剂吸附能力的影响。结果表明:稻壳、丝瓜络和玉米芯对Cu~(2+)的最大吸附量分别为4.88 mg/g、4.42 mg/g和5.08 mg/g。玉米芯和丝瓜络的吸附过程符合Freundlich方程,而稻壳用用Langmuir和Freundlich都可以进行较好的拟合。对于丝瓜络弱碱是一种理想的Cu~(2+)解吸剂。对重金属Cu~(2+)回收有重要意义。     

γ-Al_2O_3对Cu~(2+)的吸附研究

通过改变溶液的pH、γ-Al_2O_3的加入量等因素研究了γ-Al_2O_3对Cu~(2+)的吸附作用,利用紫外-可见分光光度计测定了吸附后剩余的Cu~(2+)的含量,得出了最佳的吸附条件。Cu~(2+)溶液浓度在0.005000～0.03000 mg/L范围成良好的线性关系,线性关系可以表示为A=31.53c+0.1353,线性相关系数为r=0.9987,吸附最佳条件:pH为4,0.1 mg/L Cu~(2+)溶液中投入γ-Al_2O_3 0.4 g,吸附效果较好。     

一种新型罗丹明类双通道荧光探针及其对Fe~(3+)和Cu~(2+)的选择性识别研究

以罗丹明B、水合肼和吡啶-2-甲醛为反应物,合成了一种新型的罗丹明类Fe~(3+)和Cu~(2+)双通道分子探针(Fluorescent probe,FP),并用核磁和质谱对其分子结构进行了表征。利用荧光分光光度计和紫外可见分光光度计研究了FP对Fe~(3+)、Cu~(2+)等14种金属离子的识别性能。研究结果表明,在V(CH_3OH)∶V(H_2O)=1∶1体系中,当选用荧光光谱分析时,探针FP对Fe~(3+)具有良好的选择性响应,且Fe~(3+)浓度在2~30μmol/L时,探针荧光强度与Fe~(3+)浓度呈线性关系,线性相关系数为0.998。当选用紫外可见光谱分析时,探针FP对Cu~(2+)具有很好的选择性响应,且当Cu~(2+)浓度为0~9μmol/L时,探针FP的吸光度与Cu~(2+)浓度呈线性关系,线性相关系数为0.999。     

聚丙烯腈基改性功能纤维选择性吸附饮用水中Cu2+研究

将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到聚丙烯腈(PAN)纤维上制备了氨基螯合纤维(PAN-PEI纤维),在初始pH值为7.2、铜离子(Cu~(2+))浓度为3.00 mg/L条件下,分别研究了PAN-PEI纤维吸附混合溶液及饮用水中Cu~(2+)时对钙离子(Ca~(2+))和镁离子(Mg~(2+))的选择性。结果表明:在混合溶液中Cu~(2+)初始浓度不变的情况下,随着Ca~(2+)和Mg~(2+)初始浓度的增加,PAN-PEI纤维吸附Cu~(2+)时对Ca~(2+)和Mg~(2+)的吸附选择系数降低,但仍具有很好的吸附选择性;在饮用水中Cu~(2+),Ca~(2+),Mg~(2+)浓度分别为0.011,42.42,11.17 mg/L的情况下,将Cu~(2+)浓度加标至3.00 mg/L,采用PAN-PEI纤维处理饮用水,纤维吸附Cu~(2+)时对Ca~(2+)和Mg~(2+)的吸附选择系数分别为2 808和1 647,处理后饮用水中Cu~(2+)浓度为0.17 mg/L,Cu~(2+)去除率为94.33%,Ca~(2+)和Mg~(2+)仅分别损失了0.59%和0.98%;采用PAN-PEI纤维处理Cu~(2+)含量超标饮用水,吸附Cu~(2+)时对Ca~(2+)和Mg~(2+)具有很好的选择性。     

共聚物水凝胶在金属离子溶液中的消溶胀动力学

采用重量分析法对达到溶胀平衡的AA/AMPS、AA/DMAEMA和AMPS/DMAEMA共聚物水凝胶在金属离子溶液中体积收缩变化的动力学过程进行了研究,结果表明:共聚物水凝胶在4种金属离子(Ag~+、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Pb~(2+))溶液中均发生体积收缩的响应变化,并且这种变化程度随着金属离子溶液浓度的增加而增加,由"指数衰减第一顺序"函数可以较好地拟合水凝胶体积收缩响应过程的实验数据;在相同的金属离子浓度下,AA/AMPS、AA/DMAEMA和AMPS/DMAEMA水凝胶的平衡体积收缩比(V_∞/V_0)和消溶胀速率常数K_d大小顺序总体一致,分别为Fe~(3+)Pb~(2+)Cu~(2+)Ag~+、Cu~(2+)Fe~(3+)Pb~(2+)Ag~+和Pb~(2+)Fe~(3+)Cu~(2+)Ag~+。通过"孤对电子-空轨道"理论从结构上解释了水凝胶在不同价态重金属溶液中的消溶胀机理;AA/AMPS-Fe~(3+)体系、AA/DMAEMA-Cu~(2+)体系和AMPS/DMAEMA-Pb~(2+)体系体积收缩过程的活化能E_(?)分别为3.081、1.86、1.917 kJ·mol~(-1)。     

伏安法测定镀铜液中Fe^3＋和Cu^2＋离子的浓度

本文根据Fe~(3+)和Cu~(2+)离子在静止铂电极上的电化学还原特性,提出酸性镀铜液Fe~(3+)和Cu~(2+)离子浓度的快速测定方法。实验结果表明,Fe~(3+)离子阴极还原的电流值不因Cu~(2+)离子存在而受影响,因此可根据IRFe~(3+)～CFe~(3+)的关系测定镀铜液中Fe~(3+)离子的浓度。为避免Fe~(3+)离子对Cu~(2+)离子浓度测定的干扰,采用外加Nacl于待测溶液,则可由Cu~(2+)离子阴极还原的IR·Cu~(2+)～CCu~(2+)关系测定Cu~(2+)离子的浓度.     

FeCl_3蚀刻Cu的废液的再生研究

用阴极除杂-阳极氧化三氯化铁蚀刻废液的电化学方法再生三氯化铁蚀刻铜的废液。结果表明,8 V为较合适的电解槽压,温度为25℃,极距为80 mm时ORP转化情况最好。由于电解实验中Fe~(2+)的转化率比较低,因此对再生液的蚀刻能力进行研究,得出可循环使用次数最少为3次。总铜离子含量检测表明,再生一次后的溶液中的Cu~(2+)去除率为68.5%。由于Cu~(2+)去除率比较低,进而探究Cu~(2+)含量对蚀刻能力的影响,表明当Cu~(2+)浓度为0.119 g/mL是蚀刻能力的一个临界值,浓度升高溶液的蚀刻能力变低。因此实际应用中,以8 V电压25℃、80 mm极距可最大化的提高循环利用率,实现废液的再生利用。     

漆酶/t-BHP催化香草醛-丙烯酸合成水凝胶的研究

以N,N-亚甲基-双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过漆酶/叔丁基过氧化氢(t-BHP)催化体系合成了具有高吸附性能的香草醛-g-丙烯酸(VA-g-AA)水凝胶,并研究了其对Cu~(2+)的吸附能力。结果表明,实验中合成的VA-g-AA水凝胶对Cu~(2+)具有较高的吸附性能。随着Cu~(2+)浓度的增大,水凝胶的吸附性能也增大。当Cu~(2+)浓度为2000 mg/L时,水凝胶的吸附量可达1268 mg/g。当Cu~(2+)溶液的pH值在2.0～5.0时,pH值越高越有利于水凝胶吸附。水凝胶对Cu~(2+)等温吸附和吸附动力学分别符合Freundlich模型和准一级动力学模型。     

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。     

一种检测铜离子的荧光探针及其应用

以2-吡啶甲酰氯和E-2-苯并噻唑-3-(6-羟基萘)丙烯腈为原料,经过酯化反应,得到1个Cu~(2+)荧光探针(E)-6-[2-(苯并噻唑-2-基)-2-氰基乙烯基]-2-萘吡啶甲酸酯(P1)。通过~1HNMR、~(13)CNMR、高分辨质谱对其结构进行表征,同时对其荧光性能进行测试。结果表明,该荧光探针能够高灵敏性、高选择性地识别Cu~(2+),对Cu~(2+)的检测浓度范围是0～200μmol/L,检测限是17 nmol/L。该探针被成功用于检测葡萄酒和啤酒中Cu~(2+)的质量浓度,其添加回收率为90.00%～108.30%。为开发识别性能良好,实用性强的Cu~(2+)检测方法提供了参考。     

壳聚糖固化单宁颗粒的制备及其吸附Cu~(2+)离子的研究

采用壳聚糖颗粒为固化介质,将单宁和壳聚糖以共价方式结合,制备了壳聚糖固化单宁颗粒吸附剂。采用红外光谱对所得吸附剂进行表征,并研究了各种操作条件,如溶液的pH值、溶液Cu~(2+)离子浓度、吸附时间等对吸附性能的影响。结果表明,升高溶液的pH值(实验中pH不大于7)和Cu~(2+)离子浓度会提高吸附剂的吸附量;吸附剂对Cu~(2+)离子有较快的吸附速度,60 min可达到吸附平衡;溶液中共存的Na~+离子会降低吸附剂对Cu~(2+)离子的吸附能力;对Cu~(2+)离子的吸附规律符合Langmuir吸附等温模型,最大吸附量达到75.23 mg·g~(-1)。     

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。     

一种Cu~(2+)荧光探针的合成及其性质研究

设计合成了Cu~(2+)种新型的Cu~(2+)荧光探针NPE,并利用元素分析、核磁、质谱等方法对探针结构进行表征。室温下,在乙醇和水的混合溶液中的荧光性质研究发现,探针NPE对于Cu~(2+)表现出荧光淬灭效应,而在相同测试条件下其他金属离子对此探针的荧光则没有影响,因此该探针可对Cu~(2+)选择性识别。     

荷正电纳滤膜的制备及其在重金属废水处理中的应用研究

以哌嗪(PIP)和均三苯甲酰氯(TMC)为两相单体,在聚醚砜(PES)基膜表面进行界面聚合反应得到TFC膜,进而通过添加2-氯-1-甲基吡啶鎓碘化物活化接枝树状大分子改性制备了荷正电聚酰胺复合纳滤膜(G-TFC)。研究了3种膜的结构和性质,以及G-TFC膜对3种重金属离子的去除情况。结果表明,改性后的G-TFC膜亲水性增加,接触角由75.0°±2.0°降至46.9°±3.5°,且等电点提高至9.9 m V。G-TFC膜对质量浓度50~500 mg/L的单一Cu~(2+)、Ni~(2+)和Pb~(2+)离子溶液的通量在25~30 L/(m~2·h),截留率均90%,且满足Cu~(2+)Ni~(2+)Pb~(2+)的规律;对混合Cu~(2+)、Ni~(2+)和Pb~(2+)溶液的通量为30.6 L/(m~2·h),对Cu~(2+)和Pb~(2+)的截留率96%。     

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。     

8-羟基喹啉偶氮衍生物与金属阳离子相互作用的光谱研究

本工作合成了系列8-羟基喹啉偶氮类衍生物,研究了8-羟基喹啉偶氮衍生物与金属阳离子相互作用的光谱研究。研究结果表明,8-羟基喹啉偶氮类衍生物对金属阳离子具有较高的选择性。衍生物D对Cd~(2+)具有较高的选择性,特征峰由437nm红移至453nm处,说明取代基对富电子的苯环的电子效应不同。金属阳离子的响应程度为Fe~(3+)Cu~(2+)Cd~(2+)Al~(3+)Ba~(2+)Ca~(2+)Na+,这可能与金属阳离子对主体化合物的分子内电荷诱导能力有关。金属Cu~(2+)对衍生物具有浓度识别作用,随着Cu~(2+)浓度的增加,电荷转移吸收峰先增加后下降,表明该衍生物D可定量识别Cu~(2+)。     

金矿土壤重金属耐受菌的筛选鉴定及性能研究

从蒙古国Zaamar金矿土壤中筛选到6株重金属耐受菌株,将其命名为菌株Z1、Z1a、Z2b、Z31、Z62、Z8,对其进行了鉴定和去除重金属性能考察。结果表明,其中5株菌(Z1、Z1a、Z2b、Z62、Z8)均为芽孢杆菌属;对重金属耐受性测试发现,对Pb~(2+)耐受性最好的菌株是Z1a、Z2b、Z62、Z8,耐受浓度均达到8mmol·L~(-1);对Ni~(2+)耐受性最好的是Z1a、Z2b,耐受浓度达到7mmol·L~(-1);对Zn~(2+)耐受性最好的菌株是Z1,耐受浓度达到8mmol·L~(-1);对Co~(2+)耐受性最好的菌株是Z2b,耐受浓度达到9mmol·L~(-1);对Cu~(2+)耐受性最好的菌株是Z1,耐受浓度达到2mmol·L~(-1);菌株Z31对重金属耐受性不明显。性能测试发现,菌株Z1对Cu~(2+)去除能力最强,溶液中Cu~(2+)去除率达18.38%;菌株Z1a对Ni~(2+)去除能力最强,溶液中Ni~(2+)去除率达13.02%;菌株Z2b对Co~(2+)去除能力最强,溶液中Co~(2+)去除率达到17.76%;菌株Z62对Pb~(2+)去除能力最强,溶液中Pb~(2+)去除率达12.96%;6株菌均对Zn~(2+)没有去除能力。     

铜离子改性海藻酸钙纤维的制备及其耐盐性

采用硫酸铜溶液对海藻酸钙纤维进行处理,制备Cu~(2+)改性海藻酸钙纤维。研究了处理工艺条件及纤维的耐盐性能。结果表明:最佳处理工艺为硫酸铜溶液质量分数10%,温度40℃,处理时间60min,得到的Cu~(2+)改性海藻酸钙纤维断裂强度为3.28 cN/dtex,比未改性的纤维提高了24%。经Cu~(2+)改性后,海藻酸钙纤维的耐盐性提高,在食盐溶液中浸泡未发生凝胶化;但纤维受到损伤,纤维断裂强度下降,随着食盐溶液浓度和温度的提高,纤维的损伤越严重。