聚乙烯亚胺氨基化磁性氧化石墨烯的制备及其对活性艳红X-3B的吸附

使用改性hummers法制备出氧化石墨烯(GO),通过水热法在GO上生长磁性CoFe₂O₄,再使用聚乙烯亚胺(PEI)进行氨基改性,制备出聚乙烯亚胺氨基化磁性氧化石墨烯(PEI-MGO)。使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对PEI-MGO的结构和微观形貌进行表征。结果表明:纳米级尖晶石相CoFe₂O₄均匀分散于GO上,且氨基改性成功。探讨了PEI-MGO对水体中活性艳红X-3B的吸附性能。结果表明:在活性艳红X-3B初始质量浓度为150mg/L、体积为100mL、吸附剂质量为0.04g、pH值为1、吸附时间为60min时达到平衡,平衡吸附量为361.15mg/g。PEI-MGO对活性艳红X-3B的饱和吸附量为470.58mg/g。磁分离和磁回收研究表明,PEI-MGO能快速从水体中分离,回收率为98.6%。     

聚乙烯亚胺氨基化磁性氧化石墨烯的制备及其对活性艳红X-3B的吸附

使用改性hummers法制备出氧化石墨烯(GO),通过水热法在GO上生长磁性CoFe₂O₄,再使用聚乙烯亚胺(PEI)进行氨基改性,制备出聚乙烯亚胺氨基化磁性氧化石墨烯(PEI-MGO)。使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对PEI-MGO的结构和微观形貌进行表征。结果表明:纳米级尖晶石相CoFe₂O₄均匀分散于GO上,且氨基改性成功。探讨了PEI-MGO对水体中活性艳红X-3B的吸附性能。结果表明:在活性艳红X-3B初始质量浓度为150mg/L、体积为100mL、吸附剂质量为0.04g、pH值为1、吸附时间为60min时达到平衡,平衡吸附量为361.15mg/g。PEI-MGO对活性艳红X-3B的饱和吸附量为470.58mg/g。磁分离和磁回收研究表明,PEI-MGO能快速从水体中分离,回收率为98.6%。     

磁性壳聚糖/氧化石墨烯吸附材料的制备及其对Pb(II)的吸附

以壳聚糖(CS)和改进的hummers法制备的氧化石墨烯(GO)为原料,采用化学交联法合成出CS-GO复合材料,再通过化学共沉淀法制备出磁性壳聚糖/氧化石墨烯(MCSGO)复合吸附材料。采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对MCSGO的结构和官能团进行表征,并研究了MCSGO吸附水体中Pb(II)的吸附性能和吸附机理。结果表明,GO和CS以NH-CO键交联,通过负载Fe₃O₄成功赋予CS-GO磁性;室温下,当Pb(II)初始质量浓度为50mg/L、吸附剂用量为0.04g、pH值为5时,吸附90min达平衡,平衡吸附量为60.99mg/g,拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型可以用来描述MCSGO对Pb(II)的吸附行为,说明该吸附过程属于均匀表面的单分子层化学吸附。在外加磁场下对MCSGO进行磁分离,表明MCSGO具有很好的磁分离性能。以盐酸作为解吸剂对MCSGO进行再生,MCSGO吸附材料循环再生使用6次后,吸附量仅下降16.72%,说明MCSGO具有优异的循环再生吸附性。     

磁性壳聚糖/氧化石墨烯复合材料对钴(Ⅱ)吸附性能研究

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)后,再用四氧化三铁与氯化铁改性壳聚糖,制得磁性壳聚糖(MCS)。将二者通过化学交联法制备出磁性壳聚糖/氧化石墨烯(MCS/GO)吸附剂,分别通过傅里叶红外光谱仪 (FT-IR)与扫描电镜 (SEM)表征其结构与形貌,同时探讨不同条件下MCS/GO对水中Co(Ⅱ)的吸附影响。结果表明:在pH 6.0、100 mg/L含Co(Ⅱ)废水中,采用1.0 g/L MCS/GO于室温吸附120 min后,Co(Ⅱ)的吸附率可达99.4%。MCS/GO对Co(Ⅱ)的吸附行为符合准一级动力学模型与 Langmuir等温吸附模型特征,饱和吸附量为117.19 mg/g。经吸附-解吸循环使用6次,MCS/GO吸附剂对Co(Ⅱ)的吸附率仅下降3.5%,具有良好的再生性,因此适用于水中Co(Ⅱ)的污染处理。     

纳米二氧化钛/石墨烯复合材料制备及其光催化性能研究

采用水热法制备纳米TiO_2/石墨烯复合材料,并研究了纳米TiO_2/石墨烯复合材料光催化性能的影响因素。通过XRD、UV-Vis、SEM和EDS等手段对样品进行了表征与分析,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,评价了纳米TiO_2/石墨烯复合材料的光催化效果。研究表明复合材料结晶良好,带隙小,在可见光下具有较好的光催化性能。水热时间、水热温度和氧化石墨烯含量对复合材料的光催化性能均产生影响。样品的光催化活性随着水热时间和氧化石墨烯含量的增加而增高;随水热温度的升高先增高后降低然后又增高。在水热时间为10 h,水热温度120℃,石墨烯含量为5%的条件下制备出的纳米TiO2/石墨烯复合材料光催化性能最好,复合材料粉末在5 h内对亚甲基蓝的降解率高达86.99%。     

磁性壳聚糖/多壁碳纳米管复合吸附剂吸附甲基橙的性能研究

以壳聚糖、多壁碳纳米管和磁性γ-Fe2O3粒子为原料,通过微乳化法制备出磁性壳聚糖/多壁碳纳米管复合吸附剂.运用XRD和VSM等手段对复合吸附剂进行了表征,并研究了吸附刑配比、吸附剂投加量、甲基橙初始浓度、pH、无机阴离子、溫度等因素对甲基橙脱色效果的影响.结果表明,γ-Fe2O3磁性粒子和多壁碳纳米管被壳聚糖包裹;引入多壁碳纳米管显著提高了吸附容量;吸附剂的最佳投加量为0.6 g/L;甲基橙初始浓度增大,去除率下降,吸附量上升;酸性环境有利于吸附;降低温度有利于吸附;吸附动力学较好地符合拟二级动力学模型,分子内扩散模型是吸附控制机制之一;吸附等温线更符合Langmuir模型,最大单分子层吸附量为62.97 mg/g.     

磷酸化氧化石墨烯的制备及其对U(Ⅵ)的吸附性能研究

研究了以浓磷酸作功能化试剂,通过原位磷酸化法制备磷酸化氧化石墨烯(PGO)。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和拉曼(Raman)光谱仪对所制备材料进行表征,考察了溶液初始pH、接触时间、U(Ⅵ)初始浓度和温度等对所制备材料从水溶液中吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明:磷酸官能团被成功引入到氧化石墨烯(GO)中,而且GO结构没有被破坏;PGO吸附U(Ⅵ)的速率很快,90min即达平衡,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型;磷酸化之后,GO最大单层吸附量从249.38mg/g提高到336.70mg/g;在有共存离子存在条件下,PGO对U(Ⅵ)的吸附选择性优于GO。     

磁性TBP萃淋树脂的制备及吸附铀的性能测试

采用悬浮聚合法制备磁性TBP萃淋树脂,考察了引发剂用量、搅拌速度、水油相体积比和磁粉用量对合成树脂的影响;借助红外光谱、偏光显微镜和振动样品磁强计表征树脂的化学结构、外观形态和磁性能;探讨了磁性TBP萃淋树脂对铀的吸附性能。结果表明:所制备的磁性TBP树脂对铀的吸附性能良好,铀质量浓度为2.0～12.0 mg/L时,吸附率大于95%;吸附到磁性TBP萃淋树脂上的铀可通过磁分离技术加以回收。     

匀胶法制备改性石墨烯光催化薄膜的工艺及光催化性能

采用改进的Hummers法制备改性石墨烯分散液,然后用匀胶法在玻璃基底上制备改性石墨烯薄膜,研究低速(600~800 r/min)、中速(1 000~2 000 r/min)、高速(3 000~5 000 r/min)、滴胶时间(10~30 s)、加速度(100~700r/(min·s))和pH值(4~11)等匀胶工艺参数对改性石墨烯薄膜附着力的影响,优化匀胶工艺参数。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪、拉曼光谱以及激光共聚焦光谱,对最佳工艺下制备的改性石墨烯及其薄膜进行表征,重点研究可见光下改性石墨烯薄膜对亚甲基蓝的光催化降解性能,分析其可见光光催化原理。结果表明:在低速800 r/min旋转60 s,然后中速1 500 r/min旋转30 s,高转速4 000 r/min下旋转60 s,滴胶时间为20 s,加速度为100 r/(min·s),分散液pH=7条件下制备的改性石墨烯薄膜附着力最好。薄膜在可见光波段波长为421 nm处有最大吸收峰,对亚甲基蓝溶液进行光催化降解,4 h时降解率达到34.4%。其催化原理为改性石墨烯薄膜在可见光的作用下,产生强氧化剂·OH,把亚甲基蓝等污染物逐步氧化成二氧化碳和水,达到降解的目的。     

磁性锂离子筛的制备及提锂性能研究

在Stober法的基础上采用二氧化硅对Fe_3O_4包覆钝化,使锂锰氧化物在二氧化硅界面生长,陈化、过滤、烘干、煅烧后生成Li_(1.6)Mn_(1.6)O_4@SiO_2@Fe_3O_4纳米锂离子筛前驱体。酸浸抽锂后得到磁性锂离子筛。SEM结合EDX测试表明,锂锰尖晶石相对均匀地包覆在钝化后的磁核表面,磁性离子筛的平均粒径为18.6nm。在配制的模拟卤水中,H_(1.6)Mn_(1.6)O_4对锂的平衡吸附量是8.78 mg/g,本文制备的H_(1.6)Mn_(1.6)O_4@SiO_2@Fe_3O_4对锂平衡吸附量可达6.01mg/g,除了Mg~(2+)平衡吸附量达到5.213 mg/g以外,其它离子的吸附量都在1.756mg/g以下,说明材料对Li~+的吸附有较好的选择性。用磁性锂离子筛开展反复吸附、脱附试验10次后,其对Li~+仍有良好的吸附效果,平衡吸附量稳定在5.1mg/g,锂解吸率在95%左右。磁性锂离子筛的饱和磁化强度为15.14emu/g,矫顽力为63.02G,可在外加磁场作用下实现与卤水的磁分离。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合微球的制备及其对铌的吸附性能

实验采用改进Hummers法合成了氧化石墨烯(GO),再用壳聚糖(CS)与GO制备了交联壳聚糖微球(GCCS)和GO质量分数分别为2%、5%、10%的氧化石墨烯/壳聚糖复合微球(GOCS),对其进行了表征,并研究了其对Nb的草酸配合物的吸附性能。结果表明,在1mmol/L的H_2C_2O_4溶液介质中,优化的吸附条件为GOCS中GO的质量分数为5%、pH=3。该吸附反应符合Langmuir等温吸附模型,为单层吸附,理论最大吸附量为38.46mg/g。动力学实验表明,该吸附反应符合准二级动力学模型。热力学实验表明,该吸附反应为自发反应、放热反应。采用5mL 1mol/L的HNO_3溶液进行洗脱实验,洗脱率为84.9%。3次吸附洗脱循环实验,吸附率和洗脱率并未出现明显下降,表明再生性能良好。     

三聚氰胺修饰的磁性O-羧甲基壳聚糖对锌(Ⅱ)的吸附性能

以环氧氯丙烷和O-羧甲基壳聚糖为原料,制备环氧化O-羧甲基壳聚糖(OCMC)后,再与Fe₃O₄和三聚氰胺 (MA)复合,制得三聚氰胺修饰的磁性O-羧甲基壳聚糖吸附剂(MA-OCMC/Fe₃O₄)。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征其结构与官能团,并考察不同条件对吸附Zn²⁺的影响,同时研究其吸附动力学与等温吸附模型的特征。结果表明,控制pH值为6.0,0.13 g MA-OCMC/Fe₃O₄在100 mL 100 mg/L ZnCl₂溶液中吸附60 min后达到平衡,吸附行为符合拟二级动力学模型与Langmuir等温吸附模型特征,属于单分子层化学吸附,理论饱和吸附量(86.96 mg/g)接近实际饱和吸附量(86.48 mg/g)。在循环吸附-解吸6次后,MA-OCMC/Fe₃O₄对Zn²⁺的吸附率仅降低5.2%,具有良好的重复利用性,适用于含Zn²⁺废水的处理。     

含钛高炉渣制备CaTiO3-多孔地质聚合物光降解吸附材料

含钛高炉渣作为固体废弃物,国内存量巨大,且其中的钛组元难以提取,导致含钛高炉渣综合利用一直没有得到有效解决。针对当前含钛高炉渣利用率低、附加值低等问题,基于含钛高炉渣成分特点,通过选择性析晶(CaTiO₃优势析出)、碱激发,制备出CaTiO₃-多孔地质聚合物的复合材料。试验结果表明,析晶温度1 400 ℃、保温1 h能够促进CaTiO₃的优势析出,而剩余氧化物以玻璃相形式存在。制备出的CaTiO₃-多孔地质聚合物材料结合了CaTiO₃高光催化活性与多孔地质聚合物比表面积大的优点,对亚甲基蓝具有优异的吸附效果,最大吸附量可达60.4 mg/g。在投加量为50 mg,2 h吸附、3 h光降解条件下,对亚甲基蓝去除率可达94.5%,在治理有机污染领域有良好的应用前景。     

超导磁吸附卤水提锂研究

以某盐湖提钾后老卤为研究对象,其中锂含量仅有0.15g/L,镁锂比达到800∶1。磁性铝系吸附剂的饱和吸附容量为4.3mg/g,提锂后吸附剂利用超导磁选机实现与卤水的固液分离,同步实现洗盐和解吸,最终得到含锂解吸液产品。研究表明,超导磁选机采用钢网片聚磁介质,背景磁场强度2 400kA/m,吸附剂浓度10%,下料速度10cm/s的情况下,吸附剂的截留率达到99%以上。在500mL淡水洗盐,1.5L淡水解吸,解吸液中Li^+0.28g/L,Mg^2+0.57g/L,全流程卤水中锂的回收率在80%以上;吸附剂在磁选机进行100次吸附解吸循环,吸附剂累计丢失8.9%。该工艺有一定的工业利用价值。     

富钛料制备H_2TiO_3型锂离子吸附剂及其吸附性能研究

以熔分钛渣提纯得到的富钛料为钛源,通过固相法合成了吸附剂前躯体β-Li_2TiO_3。前躯体Li_2TiO_3经酸洗脱出Li~+后制备得到H_2TiO_3型锂离子吸附剂。考察了前躯体Li_2TiO_3的合成温度,采用吸附动力学模型和Langmuir吸附等温方程研究了吸附剂的吸附性能。结果表明:当反应温度为750℃时,得到了具有良好结晶性的前驱体β-Li_2TiO_3。在Li~+浓度为2 g/L的LiOH溶液中,该吸附剂的Li~+吸附容量为28.51 mg/g。随吸附液的碱性增强,Li~+浓度升高,吸附剂的吸附容量增大。通过Langmuir吸附等温方程计算,得出该吸附剂的理论最大吸附容量为45.6 mg/g。