改性玉米秸秆吸附Cu~(2+)的研究

研究了用磷酸改性的玉米秸秆吸附水溶液中Cu~(2+)的性能,考察了pH、温度、吸附时间、Cu~(2+)初始质量浓度和吸附剂用量对改性玉米秸秆吸附水溶液中Cu~(2+)性能的影响。结果表明:在实验条件下,改性玉米秸秆对Cu~(2+)的吸附率随改性玉米秸秆用量、吸附时间、溶液pH和温度增加而增大,随Cu~(2+)初始质量浓度的增大而降低,其对Cu~(2+)的吸附率可达78.3%。说明改性玉米秸秆对水溶液中Cu~(2+)具有良好的吸附能力。吸附过程的动力学模型拟合结果表明,改性玉米秸秆吸附Cu~(2+)的过程更符合准二级动力学模型。     

二硫化碳改性松针对Cu~(2+)的吸附性能研究

利用二硫化碳(CS2)改性松针作为新型生物材料,对溶液中Cu~(2+)进行吸附去除。结果表明:当pH=7、吸附剂剂量为0.4g、反应时间为60min时,该材料对100mL 50mg/L含铜废水的去除率达94.7%;伪二级动力学方程能较好地拟合该材料对Cu~(2+)的吸附动力学过程,揭示了其吸附主要是离子交换吸附;Langmuir方程能较好地拟合该材料对Cu~(2+)的等温吸附过程,表明其吸附主要是单分子层吸附。     

银杏叶作为吸附剂去除废水中Cu2+的研究

以秋季废弃的银杏叶作为吸附剂,吸附去除废水中的铜离子。研究了吸附剂粒度、吸附剂投加量、pH、吸附温度、废水中Cu~(2+)初始质量浓度对吸附效果的影响。结果表明:在吸附剂粒度150～180μm、吸附剂投加量1.3～1.6g、吸附温度25～50℃条件下、银杏叶对Cu~(2+)初始质量浓度小于40mg/L的中性废水的吸附率几乎达到100%;银杏叶对Cu~(2+)的吸附过程与拟一级动力学方程线性拟合较好。     

改性海藻酸钠凝胶球的制备及去除偏二甲肼研究

海藻酸钠(SA)凝胶球对水体中的金属离子有较好的吸附性能,但对偏二甲肼(UDMH)的吸附去除作用尚未见报道。制备了SA凝胶球并对其改性用于处理UDMH废水。实验结果表明,单纯的SA凝胶球以及SA/聚乙二醇(PEG)凝胶球对UDMH的去除率仅为7%和8%。加入质量分数0.2%的氧化石墨烯(GO)后,得到的SA/PEG/GO凝胶球的机械性能得到改善,并且吸附率可达33%。由正交试验得出最佳制备工艺为:SA的质量分数为3%,PEG的质量分数为2%,GO的质量分数为0.2%。还研究了pH对复合凝胶球去除水中UDMH的影响。研究发现,此吸附机理服从准二级动力学方程;凝胶球经5次再生后仍可重复利用。     

膨化稻壳对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元离子溶液体系的吸附行为研究

以稻壳(RRH)为原料,通过膨化改性制得吸附材料。对比膨化稻壳(ERH)与其他常用吸附剂如椰壳活性炭、硅藻土、皂土和离子交换树脂等吸附剂的吸附性能,研究其对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元重金属离子的吸附特性。结果表明,与未改性RRH相比,经膨化改性后的稻壳表面结构疏松、层层多变、结构粗糙。在Cu~(2+)-Pb~(2+)二元体系中,ERH吸附Cu~(2+)和Pb~(2+)的最大吸附容量分别为7.13mg/g和10.6mg/g。同时,ERH对于Pb~(2+)的吸附能力大于Cu~(2+)的吸附能力,具有一定选择性,而离子交换树脂和皂土吸附容量都较高,对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元金属离子吸附选择性不明显。通过拟合分析,ERH吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir单分子层吸附模型。     

海藻酸钙-二氧化硅杂化材料的制备及对Cu(Ⅱ)吸附性能

利用海藻酸钠(SA)、正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,通过反应制备海藻酸钙/二氧化硅(CA/SiO_2)杂化材料,利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构以及表面、断面进行表征,采用原子力发射光谱仪测试杂化材料作为吸附剂对Cu~(2+)吸附性能,并从吸附动力学和热力学角度分析吸附机理。结果表明,红外光谱证实杂化材料制备成功;扫描电子显微镜观察到杂化材料表面趋于平整,断面结构看到材料的内部孔洞较多。吸附实验结果表明,杂化材料对Cu~(2+)去除率较CA提升67.01%,最佳吸附条件为温度为55℃、pH处于中性条件;同时吸附过程符合拟一阶动力学模型及Freundlich等温吸附模型,Langmuir模型计算得到对Cu~(2+)最大吸附容量为129.6 mg/g,Freundlich常数01/n=0.46720.5,吸附过程容易进行;并且材料具备多离子同时吸附能力,重复使用5次仍有优异去除率。     

三维立体介孔结构的海藻酸钠/氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其对亚甲基蓝的吸附

为了有效去除废水中的染料,本论文以海藻酸钠（SA）和氧化石墨烯（GO）为原料,采用一步水热法制备海藻酸钠/氧化石墨烯（SA/GO）复合水凝胶,并通过冷冻干燥法得SA/GO复合气凝胶。利用FT-IR、XRD、SEM、TEM、N₂等温吸附-脱附、接触角来表征SA/GO复合气凝胶并研究其吸附性能。结果表明,SA/GO复合气凝胶是具有三维立体结构的多孔材料,BET比表面积约为580.54 m²·g^-1。讨论了SA/GO复合气凝胶对亚甲基蓝（MB）溶液吸附过程的影响因素,在碱性条件下,吸附效果最好,吸附率可达99.41%,吸附量可达248.53 mg·g^-1,并表现出优异的循环再生性。     

阳离子改性的有机复合膨润土吸附材料的制备、表征及吸附性能研究

用十六烷基三甲基氯化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)阳离子表面活性剂分别与四乙烯五胺(TEPA)、二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)复合改性哈密膨润土,制得系列改性膨润土吸附材料。FT-IR、XRD和TGDTA等表征结果表明,改性及有机复合改性膨润土的层间距显著增大。以新疆新鑫冶炼厂实际废水为吸附研究对象,研究发现,当改性膨润土投加量为25g/L、pH为9.0、吸附时间为60min时,有机改性膨润土对冶炼废水中Cu~(2+)、Ni~(2+)的去除率可达78%左右,而有机复合改性膨润土对废水中Cu~(2+)、Ni~(2+)的去除率最高可达95%以上,若吸附条件控制得当,经有机复合改性膨润土处理后的冶炼废水,其Cu~(2+)、Ni~(2+)的含量可达到国家排放标准。     

氧化锌粉体对Cu~(2+)的吸附研究

采用氧化锌粉体吸附水中Cu~(2+),考察了反应时间、反应温度、pH值及Cu~(2+)浓度对吸附效果的影响。实验结果表明:在氧化锌用量为20mg,吸附时间20min,温度为30℃,pH值为8时,对Cu~(2+)的吸附率可达到95.78%,吸附量为23.93mg/g。     

纤维素/二氧化钛复合纳米纤维膜的制备及对Cu~(2+)吸附性能

采用静电纺丝技术与水解后处理的方法相结合,制备了纤维素/TiO_2复合纳米纤维膜。通过扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、接触角及力学性能测试对复合纳米纤维膜进行了表征。结果表明,复合纳米纤维膜表面光滑,纤维呈三维杂乱排列;加入TiO_2后,纳米纤维的平均直径略有下降,纤维素的结晶度减小,断裂强度降低;但亲水性大幅提升。Cu~(2+)吸附试验结果表明,溶液pH、Cu~(2+)初始浓度和吸附时间是影响吸附效果的重要因素,Cu~(2+)的最大平衡吸附量可达66.54mg/g。Cu~(2+)在纤维素/TiO_2复合纳米纤维膜上的等温吸附规律可以用Langmuir和Freundlich吸附等温模型进行描述,从相关系数来看,纤维素/TiO_2复合纳米纤维对Cu~(2+)的吸附行为用Freundlich模型描述更为合理。     

响应面法优化木质素基选择性吸附树脂的皂化条件

采用响应面法研究了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺选择性吸附树脂(BLPAM)的皂化实验。以氢氧化钠溶液浓度、皂化温度、皂化时间为影响因素,以Pb~(2+)吸附量、Cu~(2+)吸附量、Pb~(2+)对Cu~(2+)的选择性吸附系数、Pb~(2+)去除率、Cu~(2+)去除率为响应值建立Box-Behnken数学模型,通过响应面分析得到针对各响应值的主次因素和优化皂化条件。采用组合赋权法确定各响应值的权重,获得最终的优化皂化条件。结果表明,BLPAM的优化皂化条件为:氢氧化钠溶液浓度1.45mol/L、皂化温度98℃、皂化时间2.90h,所得皂化BLPAM树脂在二元Pb~(2+)/Cu~(2+)溶液中对Pb~(2+)吸附量为1.772mmol/g,Cu~(2+)吸附量为1.719mmol/g,Pb~(2+)对Cu~(2+)的选择性吸附系数为1.604,Pb~(2+)去除率为96.062%,Cu~(2+)去除率为93.864%。     

改性柚皮对水中Cu~(2+)的吸附性能研究

通过异丙醇对柚皮进行改性,用于吸附水中的铜离子。考察吸附时间、pH、改性柚皮用量等因素对吸附效果的影响。结果表明:当pH=6,改性柚皮粉用量8g/L,吸附时间50min时,Cu~(2+)的去除率达90%以上。等温吸附规律可用Langmuir和Freundlich方程较好地描述,吸附热力学表明改性柚皮对水中Cu~(2+)的吸附是自发进行的吸热过程,改性柚皮对水中Cu~(2+)的吸附能较好地符合准二级动力学模型。     

AA/SiO2/CTS复合材料制备及其吸附铬离子研究

通过浸渍法分别用丙烯酸(AA)和纳米二氧化硅(SiO₂)改性壳聚糖(CTS),制备AA/SiO₂/CTS复合材料。通过红外光谱表征了复合材料的结构，并以复合材料为吸附剂吸附铬离子，研究了复合材料吸附铬离子的吸附性能。结果表明：当吸附剂用量为2.0g, pH为6左右，铬离子浓度为20mg/L,温度为25℃,吸附70min时，吸附效果最好，改性后的复合吸附剂AA/SiO₂/CTS的吸附率最高可达96%,明显高于未改性CTS的85%和AA/CTS的92%。吸附热力学和动力学研究表明，Freundlich等温模型和拟二级动力学模型更加符合吸附过程。     

碳纳米管透水混凝土的重金属离子吸附性能

利用多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了MWCNTs透水混凝土材料,研究了其对水溶液中二价重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)的吸附性能。重金属离子溶液初始浓度为100,400,700及1 000 mg/L,吸附时间为1,2,6,12,24,48及72 h。测试了MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)吸附量与吸附时间的关系,分析了重金属离子溶液初始浓度对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)平衡吸附量的影响。研究发现,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的吸附量在24 h后达到吸附平衡;随着重金属离子溶液初始浓度的增大,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的平衡吸附量明显提高;MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附能力大小顺序为Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)。MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线与Freundlich模型符合较好,可以采用Freundlich模型描述MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备及其吸附铜离子应用研究

首先以石墨粉为原材料,通过Hummers方法合成了氧化石墨烯(GO);将GO溶胶与预处理的壳聚糖(CS)进行复合,制得GO/CS复合吸附材料,通过SEM扫描电镜对材料进行了表征,并就其对水中铜离子(Cu2+)的吸附性能进行了研究。结果表明,复合材料的最佳吸附条件为pH=9,用量为20mg,吸附时间为10min,吸附率达88%。吸附过程的研究显示,该吸附行为符合Freundlich等温线模型。材料重复使用5次,吸附效果无下降,可用于水中微量Cu~(2+)的吸附。     

ZnCl_2改性柠檬渣的吸附性能研究

研究了用10%的ZnCl_2化学改性柠檬渣的吸附性能,考察了改性前后柠檬渣对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(6+)的吸附率变化情况。测定了柠檬渣的灰分、碘吸附值、比表面积和孔结构;利用红外光谱、紫外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱对柠檬渣的结构进行了表征。研究结果表明:改性后的柠檬渣对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(6+)的吸附率分别提高约10、2和1.2倍;改性后柠檬渣的孔容、孔径、灰分率和碘吸附值变化不大,比表面积增大了近3倍;改性并未改变柠檬渣的基本框架,改性后的柠檬渣在近紫外区有最大吸收波长;Cl~-能分别被Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(6+)完全取代,但形成的EDS峰不高。     

离子双交联海藻酸钠/聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)高强度水凝胶的研究

利用海藻酸盐分子和共聚物链上丰富的羧基与多价金属离子的高配位能力,采用"一步法"离子双交联制备了高强度、高韧性的海藻酸钠/聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)-Fe~(3+)(S/P-Fe~(3+))双网络水凝胶。对浸泡多种金属离子(Na~+、Ca~(2+)、Cu~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+))溶液得到的金属离子双交联水凝胶的力学性能展开研究,结果表明,随着金属离子价态的升高,水凝胶的力学强度逐渐增大,其中铁离子的增强效果最好。通过优化SA含量、AAc与AAm的比例以及Fe~(3+)浓度,获得最佳配比的S/P-Fe~(3+)(SA 2%(质量分数,下同),AAc 5%(摩尔分数,下同)和Fe~(3+)0.06 mol/L)高强度水凝胶,其力学性能优越(拉伸强度3.24 MPa,断裂伸长率1 228%),同时该离子双交联高强度水凝胶还具有高的含水量(76%)。此外,S/P-Fe~(3+)水凝胶的交联强度受环境影响,通过p H值变化可调节其力学性能,使其具备形状记忆性。     

海藻酸钠/聚乙烯亚胺凝胶球的合成及对Cr(Ⅵ)的吸附性能和机制

海藻酸钠(SA)是一种生物质材料,具有来源广泛、价格低廉的特性,被众多科研人员用于实验室研究,制备成吸附剂去除水溶液中的金属离子。但目前制备的大多数SA基吸附材料是实心水凝胶状,具有比表面积较低、吸附速率慢、吸附容量小的缺点。本研究以SA为基体,向其中添加碳酸钙和聚乙烯亚胺(PEI),以戊二醛为交联剂,经冷冻干燥后制备出多孔的SA/PEI凝胶球,探究其对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附特性。通过改变实验条件,研究pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附温度、吸附时间等对SA/PEI凝胶球吸附性能的影响;引入吸附动力学和热力学模型对吸附过程进行分析;采用FTIR、Zeta电位、SEM、XPS对SA/PEI凝胶球合成及吸附Cr(Ⅵ)机制进行综合分析。结果表明,SA/PEI凝胶球对Cr(Ⅵ)的去除率与初始浓度呈负相关;该吸附过程符合拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型,且该吸附反应是自发的吸热过程,在温度为318.15 K、pH值为2时,Langmuir等温吸附拟合所得最大吸附量为262.83 mg/g。SA/PEI凝胶球对Cr(Ⅵ)的吸附机制主要为静电作用导致的物理吸附。      

粉煤灰基沸石负载二氧化硅对Cu2+吸附性能

以粉煤灰(fly ash,FA)为原料采用水热合成法制备粉煤灰基沸石(fly ash zeolite, FAZ),通过Na_2SiO_3进行改性,制备了粉煤灰基沸石负载二氧化硅的铜离子吸附剂(fly ash zeolite loaded silica,FAZS),利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附孔径分布(BET)进行表征。以铜离子为吸附模型离子,考察了Ph、吸附剂用量和吸附时间等因素对吸附量的影响。结果表明,FAZS对Cu~(2+)具有较好的吸附能力;在298 K时,FAZS对Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型且为化学吸附过程,在80 min内基本达到吸附平衡,最大吸附量高达127.4 mg/g,Langmuir等温吸附数学模型能比较好地拟合FAZS对Cu~(2+)的吸附。热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。     

预交联法制备海藻酸钠复合微球及其缓释性能

采用预交联法制备海藻酸钠(SA)/凹土(ATP)复合微球(PCM)以克服常规制备方法导致微球交联不均匀的缺陷,从而改善微球的缓释性能。将ATP先与Ca~(2+)进行部分离子交换制备Ca~(2+)-ATP,然后在与SA复合过程中同时进行预交联形成交联密度有所提高的微球内核,再采用滴注法制备该复合微球。利用红外光谱、扫描电镜和电子照片对微球结构和形貌进行表征,考察了Ca~(2+)浓度对PCM力学强度、溶胀率、载药和缓释性能的影响。结果表明,PCM在1h的累计释放率由预交联前的68%降为50%,显著改善了微球的"突释"。释放动力学研究表明,微球的释药可用Ritger-Peppas方程很好地拟合,释药速率受骨架溶蚀和药物扩散双重控制。