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。     

磁性三乙烯四胺氧化石墨烯对Cu~(2+)的吸附行为

为了提高氧化石墨烯(GO)的吸附能力和分离效果,采用恒温搅拌法和水热法制备磁性三乙烯四胺氧化石墨烯(M-T-GO)复合吸附剂。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和透射电镜(TEM)测试方法对其进行表征,并对M-T-GO对Cu~(2+)的p H、吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学进行研究。结果表明,M-T-GO对Cu~(2+)的吸附符合二级反应动力学和Langmuir吸附等温式描述,吸附反应为自发吸热过程,饱和吸附量为245.09 mg·g-1,同时具有快速分离和易再生的优点。采用X射线光电子能谱(XPS)推测M-T-GO对Cu~(2+)的吸附机理,结果表明M-T-GO主要通过螯合作用和静电引力对Cu~(2+)进行吸附。     

壳聚糖负载膨润土吸附Cu~(2+)的研究

以钠基膨润土为原料,利用脱乙酰度90%、浓度为0.5%的壳聚糖溶液对其进行改性,制备了壳聚糖负载膨润土,并应用于含Cu2+模拟废水的处理。确定了最佳实验条件:负载土的投加量15 g/L、pH值为8、离心时间为10 min,在此条件下对Cu2+的去除率达到96.50%。并对负载土的吸附行为和性能进行了研究。     

Cu~(2+)印迹交联壳聚糖微球制备及其对水中Cu~(2+)的吸附研究

研究利用离子印迹技术,以壳聚糖为基材、环氧氯丙烷为交联剂制得Cu~(2+)印迹交联壳聚糖树脂微球,并用于水中Cu~(2+)的吸附。结果表明,正交实验确定优化的制备条件:壳聚糖质量分数4%、Cu~(2+)印迹量500 mg/L、交联剂1m L。单因素实验确定的吸附条件:p H为5.0、温度25℃时,此时吸附容量可达到95.0 mg/g,显示良好的Cu~(2+)吸附能力。对Cu~(2+)的吸附过程符合准2级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型,以表面反应过程控制的化学吸附为主,为放热、自发过程;当Zn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)分别与Cu~(2+)共存时,印迹微球对Cu~(2+)的选择吸附系数最大,达到28.7以上,离子选择性极高;经过5次循环实验后,对Cu~(2+)的吸附率仍达到96.8%,材料的重复利用性和稳定性好。     

壳聚糖吸附Cu~(2+)的动力学和热力学研究

实验选用壳聚糖为原料,研究壳聚糖对Cu~(2+)的吸附条件,探讨pH值,壳聚糖投加量,温度,吸附时间等因素对壳聚糖吸附性能的影响,并在不同吸附时间和不同温度下,从动力学和热力学两方面对其吸附性能进行探讨。结果表明,pH 4.0~5.0的条件下壳聚糖对Cu~(2+)的吸附能力最强;随着壳聚糖添加量的增加,其对Cu~(2+)的吸附能力逐渐增强,最佳用量均为4 000 mg/L;随着温度的增加,壳聚糖对Cu~(2+)的吸附能力逐渐增强,不同温度下的ΔG均小于零,且温度越高,ΔG越小,ΔH大于零。随着吸附时间延长,初始阶段吸附速率较快,此后趋于平衡,吸附动力学行为符合拟二级速率模型。     

壳聚糖/Y分子筛复合材料的制备及其对Cu~(2+)吸附研究

在微波辐射下制备了壳聚糖/Y分子筛复合材料(CTS/Y),考察了其对Cu2+吸附性能。结果表明:Y分子筛质量分数为6%时CTS/Y对Cu2+吸附量最大;随交联剂用量增大,树脂吸附量先增加后降低;溶液pH为5.2时对Cu2+吸附量最大。动力学研究表明吸附过程符合准二级动力学模型。     

复配壳聚糖对废水中Cu~(2+)的动态吸附研究

将壳聚糖与活性炭复配,并进行交联和接枝改性,制得复配壳聚糖吸附剂,并用于动态吸附废水中的Cu~(2+),通过穿透曲线考察了主要操作条件对吸附性能的影响。结果表明,增大溶液初始浓度及溶液流量,吸附剂的穿透吸附量增加,穿透时间减少,穿透曲线前移;增加吸附剂填充量,穿透吸附量及穿透时间增加,穿透曲线更加平缓。采用Thomas模型对实验数据进行拟合分析,结果表明,复配壳聚糖对Cu~(2+)的动态吸附行为符合Thomas模型。     

壳聚糖-氢氧化铝复合材料吸附Cu~(2+)的动力学研究

实验以六水合氯化铝和壳聚糖为原料采用共沉淀法制备了壳聚糖-氢氧化铝复合材料,通过FTIR、TG对其结构和热稳定性进行了表征,并观测了其外观形态。实验研究了壳聚糖-氢氧化铝复合材料对水溶液中Cu~(2+)的吸附性能,探讨了Cu~(2+)不同浓度、吸附温度、吸附时间等反应条件对吸附性能的影响。实验结果表明,原料六水合氯化铝和壳聚糖质量配比为1∶3时,制备的壳聚糖-氢氧化铝复合材料吸附效果最好;Cu~(2+)浓度在(0~0.01)mol/L范围内吸附效果良好;平衡吸附时间为24 h;TG结果表明,壳聚糖-氢氧化铝复合材料的热稳定性增高,增高了40℃;吸附性能增强,增强了20%;壳聚糖-氢氧化铝复合材料对Cu~(2+)的吸附遵循准二级动力学模型。     

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%。     

壳聚糖/聚丙烯酸水凝胶的制备及对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附

以丙烯酸(AA)和壳聚糖(CS)为原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,利用辉光放电电解等离子体(GDEP)技术在水溶液中一步引发制备了壳聚糖/聚丙烯酸(CS/PAA)水凝胶。采用FTIR、XRD和SEM对水凝胶的结构和形貌进行了表征,考察了溶液p H、吸附时间和初始质量浓度对Cu~(2+)和Cd~(2+)吸附的影响,探讨了水凝胶的重复利用性。结果表明:AA成功接枝到了CS链上,形成了具有多孔三维网络结构的CS/PAA水凝胶;该水凝胶对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温式;在最佳吸附p H下(p H=4.3),吸附120 min,CS/PAA水凝胶对Cu~(2+)和Cd~(2+)的最大实际吸附量分别为151.2和298.8 mg/g;该水凝胶在0.015mol/L乙二胺四乙酸四钠(EDTA-4Na)溶液中吸附解吸4次后,吸附量变化不大,说明CS/PAA水凝胶具有优异的再生和重复利用性。     

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。     

聚乙烯醇/壳聚糖/壳聚糖-g-氧化石墨烯复合膜的制备

以聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)和壳聚糖-g-氧化石墨烯(CS-g-GO)为原材料,考察不同共混比下制备的PVA/CS/CS-g-GO纳米纤维膜的各项性能。首先使用扫描电镜检测薄膜的形貌,通过接触角测试检测薄膜亲水性的变化,然后采用单因素实验的方法考察不同条件对薄膜的孔隙率、水蒸气透过率、PM_2.5过滤效率的影响。结果表明,当W_CS-g-GO∶W_CS=100∶1 556,接枝率为76.04%时薄膜的各项性能较为优异,对PM_2.5的过滤效率达到最大值,为96.3%,与不含接枝物的相比,提高了5.2%。通过GO对CS的接枝改性有效的优化了薄膜的过滤效率。     

木质素/壳聚糖共混膜的制备及对Cu~(2+)的吸附性能

以木质素和壳聚糖为原料,通过共混的方法制备了木质素/壳聚糖共混膜。对膜的物理性能分析表明:膜的平均厚度为0.196 mm,厚度均一;吸水溶胀率为3.76%。采用SEM对膜的微观形貌分析表明,膜的表面有均匀凸起。对Cu~(2+)的吸附性能分析表明,木质素/壳聚糖共混膜对Cu~(2+)的饱和吸附量为106μg/cm2。     

多孔胺基化氧化石墨烯基材料对CO_2的吸附性能研究

以乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、四乙烯五胺(TEPA)、聚乙烯亚胺(PEI)等多胺基化合物为表面改性剂,氧化石墨烯(GO)材料为载体,采用嫁接法辅以超声处理制备了表面胺基功能化多孔吸附材料,用于CO_2气体的吸附捕集。所制备的多孔吸附材料孔径约为1.35～4.34 nm,比表面积约为98.032～210.465 m~2/g。制备的四种吸附材料中,以PEI功能化吸附材料对CO_2的吸附容量最大,70℃下达到了1.5 mmol/g,且经过20次循环吸附/脱附实验后,其CO_2吸附量基本不变。吸附过程的吸附等温线线型为Ⅰ型优惠型,另外吸附实验数据与Avrami模型模拟结果符合性较好。     

多孔胺基化氧化石墨烯基材料对CO2的吸附性能研究

以乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、四乙烯五胺(TEPA)、聚乙烯亚胺(PEI)等多胺基化合物为表面改性剂,氧化石墨烯(GO)材料为载体,采用嫁接法辅以超声处理制备了表面胺基功能化多孔吸附材料,用于CO₂气体的吸附捕集。所制备的多孔吸附材料孔径约为1.35~4.34 nm,比表面积约为98.032~210.465 m²/g。制备的四种吸附材料中,以PEI功能化吸附材料对CO₂的吸附容量最大,70℃下达到了1.5 mmol/g,且经过20次循环吸附/脱附实验后,其CO₂吸附量基本不变。吸附过程的吸附等温线线型为Ⅰ型优惠型,另外吸附实验数据与Avrami模型模拟结果符合性较好。     

纤维素/氧化石墨烯的制备及其对Pb~(2+)的吸附研究

利用Hummers法制备氧化石墨烯,再将纤维素和氧化石墨烯在超声环境下进行合成来制备复合材料,利用红外光谱(FIIR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行表征。根据吸附剂投加量、pH、时间、温度、初始浓度等影响因素进行正交实验。结果表明,复合材料对Pb~(2+)的去除率为93.25%,可以作为一种优良的吸附剂对水中Pb~(2+)进行有效处理。吸附过程可以用Freundlich吸附等温式描述,其相关的系数R~2为0.948 9,最大吸附容量为203.93 mg/g。重复使用5次后,纤维素/氧化石墨烯复合材料对水中Pb~(2+)的去除率仍在85%以上,表现出了良好的重复使用性。     

磁性石墨烯泡沫的制备及对Cu~(2+)的吸附性能

以氧化石墨烯(GO)为前驱体,采用溶剂热法制备了磁性石墨烯泡沫(MGF)复合物(Fe3O4/GF)。用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)及振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征。测定了不同Cu~(2+)初始质量浓度、反应时间和温度下复合物对水溶液中Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:Fe_3O_4成功复合到了石墨烯上且为三维泡沫结构;复合物对Cu~(2+)吸附量可达49.20 mg/g;吸附过程符合准二级动力学模型。磁性复合物可以借助外部磁场实现快速磁分离。     

微波法羧甲基壳聚糖制备及其对Cu~(2+)吸附性能的研究

在微波辐射下,以壳聚糖为原料,研究了碱用量、氯乙酸用量、反应温度和微波加热时间四个因素对羧甲基壳聚糖制备的影响。并将其用于对废水中Cu2+的吸附,考察了不同pH,羧甲基壳聚糖的用量,振荡时间及溶液中Cu2+初始浓度对吸附性能的影响。结果表明最佳合成羧甲基壳聚糖的工艺条件为1.0g壳聚糖,6.0mL30%氢氧化钠溶液,1.4g氯乙酸,反应θ为50℃,微波加热t为20 min。当溶液pH为5.45,羧甲基壳聚糖投加量为0.03 g,振荡t为1.5 h,Cu2+初始质量浓度为300 mg/L时,在此条件下羧甲基壳聚糖对Cu2+溶液的吸附量为177.83mg/g。     

塔拉胶/壳聚糖复合膜的制备及其对Pb~(2+)吸附的应用研究

Pb~(2+)严重危害生态环境和人身健康,本论文以壳聚糖和塔拉胶为原料,利用制备了塔拉胶/壳聚糖复合膜,通过研究不同壳聚糖浓度以及塔拉胶浓度考察了制备复合膜对Pb~(2+)的吸附性能。实验结果表明,该塔拉胶/壳聚糖复合膜对Pb~(2+)吸附效率可达91%,在含Pb~(2+)重金属离子废水的处理领域具有较高的潜在应用价值。     

壳聚糖/P(SSS-HEMA-AA)水凝胶的制备及对Cu~(2+)吸附性能研究

以壳聚糖(CS)为原料,对苯乙烯磺酸钠(SSS),甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),丙烯酸(AA)为共聚单体,过二硫酸钾(KPS)为引发剂,戊二醛为交联剂,在水溶液中生成壳聚糖/P(SSS-HEMA-AA)水凝胶。分别考察了SSS用量对Cu~(2+)的吸附能力和戊二醛用量对吸水膨胀率的影响。结果表明:制得的水凝胶为三维交联网状结构,水凝胶对Cu~(2+)的吸附能力随SSS用量的增加而增强,吸水膨胀率随戊二醛用量增加而减小。