ZIF-8-SiO2的制备及其对U(Ⅵ)的吸附

以沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8及硅酸四乙酯(TEOS)为原料制备ZIF-8-SiO_2复合材料,并采用XRD、SEM、EDS等方法对ZIF-8-SiO_2的结构及吸附U(Ⅵ)前后的形貌进行表征,结果表明ZIF-8-SiO_2成功制备且对U(Ⅵ)具有良好的吸附作用。以静态吸附实验,分别考察了pH值、时间、温度、溶液初始铀浓度、盐浓度及超高压环境等对ZIF-8-SiO_2吸附性能的影响。由实验结果可得,在初始浓度为80 mg·L~(-1)时,25℃下ZIF-8-SiO_2对U(Ⅵ)的最大实际吸附量为498 mg·g~(-1),根据Langmuir模型拟合结果分析得出,ZIF-8-SiO_2对U(Ⅵ)的理论吸附量最高可达678.5 mg·g~(-1),且在200～500 MPa范围内,压强越高越有利于吸附。通过FTIR、XPS等方法对ZIF-8-SiO_2吸附铀酰离子前后的结构进行分析,探究该吸附过程中可能存在的吸附机制。     

改性凹凸棒土吸附剂去除水中的Cr(VI)

以凹凸棒土为载体,合成了乙二胺(EDA)改性凹凸棒土(ATP)吸附剂EDA/ATP复合材料。采用FTIR、TGA对吸附剂进行表征,同时将其应用于对水中Cr(VI)的吸附,研究了溶液初始浓度、吸附时间、溶液pH、Cl?与PO₄3?阴离子浓度对吸附的影响。FTIR和TGA结果表明乙二胺已成功接枝到凹凸棒土表面。吸附实验表明,25℃时EDA/ATP复合材料对Cr(VI)的最大吸附容量为153.78 mg·g?1,吸附在800~900 min内达到平衡,吸附符合Freundlich吸附等温模型和拟二级动力学模型;在初始溶液pH为2~10条件下,随着pH的增加,吸附量先增加再降低,pH为3时,吸附量最大;Cl?对吸附影响较小,PO₄3?对吸附的影响较大,当PO₄3?浓度达到20 mmol·L?1时,Cr(VI)最大吸附量下降了83 mg·g?1;实验表明EDA/ATP可作为一种潜在处理水中Cr(VI)的吸附剂。      

聚乙烯亚胺改性磁性酵母复合材料去除铀(VI)的性能

为了高效便捷地处理放射性废水,制备了聚乙烯亚胺(PEI)改性磁性酵母(MY)复合生物材料(MY@SiO₂-PEI),并将其用于铀(VI)的去除。采用SEM、FTIR、Zeta电位及XPS对材料进行表征,运用Visual MINTEQ模拟不同条件下U(VI)形态分布,通过研究不同溶液pH、温度、反应时间、离子强度,阴离子(CO₃2?、PO₄3?)及不同U(VI)初始质量浓度等方面,考察不同因素对MY@SiO₂-PEI吸附U(VI)的性能影响,并对MY@SiO₂-PEI的循环利用能力进行研究。结果表明,MY@SiO₂-PEI对U(VI)的吸附表现出强pH依赖性,离子强度对吸附效果无显著干扰,说明反应主要受表面络合作用控制。FTIR、XPS及Zeta电位分析发现促使U(VI)吸附的主要因素是材料表面不同官能团(N=C、NH(NH₂)、C—N=C)与U(VI)的络合作用及静电吸引作用。MY@SiO₂-PEI最大吸附量可达173.99 mg/g,且吸附在20 min就可达到吸附平衡。准二级动力学和Langmuir等温方程能很好的拟合此吸附过程,且热力学表明吸附过程是自发吸热过程。MY@SiO₂-PEI材料的合成方法简便,去除效果好,再生性佳,是一种很有前途的环境污染治理中放射性核素的吸附剂。      

HCl浓度对水合氧化铁复合吸附剂P吸附效能的影响

为避免传统水合氧化铁(HFO)负载树脂复合吸附剂制备过程中大量使用HCl对设备防腐、安全及环保带来的问题,优化HFO复合吸附剂的制备工艺方法,改变负载液中HCl浓度制备得到多种HFO复合吸附剂,考察制备得到的HFO复合吸附剂对P的吸附动力学、吸附等温线、初始pH、共存离子影响、解吸再生方法等,评价负载液中HCl浓度对吸附剂吸附效能的影响。结果表明,负载液中HCl浓度由2 mol·L?1降低至0.5 mol·L?1,并不会显著降低HFO复合吸附剂的P吸附容量。HCl浓度为0.5 mol·L?1时制备得到的HFO复合吸附剂对P的最大吸附容量为29.67 mg·g?1,显著高于D201树脂载体(16.39 mg·g?1),其吸附动力学曲线更符合准一级吸附动力学模型,最佳的P吸附pH为6~8,在共存离子Cl?、NO₃?、SO₄2?、CO₃2?浓度为1.0 g·L?1的条件下,吸附剂对P的吸附容量降低31.1%~53.0%。采用5wt%的NaOH溶液能有效实现吸附剂中P的解吸再生。      

磁性复合凝胶球对Pb(Ⅱ)的吸附特性与机制

以海藻酸钠(SA)作为基体前驱材料,通过离子交联法包埋固化L-甲硫氨酸(L-met)和纳米Fe₃O₄形成磁性复合凝胶球SA@Fe₃O₄/L-met。实验探究了SA@Fe₃O₄/L-met在不同pH、投加量和初始离子浓度条件下对Pb(Ⅱ)吸附能力的影响。结果表明,在pH=5、投加量为0.5 g·L?1、初始浓度为20 mg·L?1时,SA@Fe₃O₄/L-met对Pb(Ⅱ)能达到较好的吸附效率,最大吸附量可达到328.02 mg·g?1,远大于Fe₃O₄@SA与SA的吸附量142.5 mg·g?1和152.8 mg·g?1。吸附动力学和热力学研究表明该吸附过程分别对准二级动力学方程和Langmuir方程的拟合程度更大,且反应过程是一个熵增吸热的过程。最后采用SEM、XPS、VSM等对SA@Fe₃O₄/L-met的结构与性能进行表征分析,发现SA@Fe₃O₄/L-met中的氨基和羧基通过配位反应与Pb(Ⅱ)结合,同时还存在着离子交换作用。经过5次解吸后SA@Fe₃O₄/L-met的吸附量仍能达到210.5 mg·g?1,是一种较理想的环保吸附剂。      

乙二胺改性ZIF-8的制备及其水体中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附研究

用液相扩散法合成沸石咪唑酯骨架类材料ZIF-8,并向液相中加入不同含量的乙二胺(1、2和3mL)改性,运用X射线衍射仪、扫描电镜、比表面积及孔容吸附测定仪、傅里叶红外光谱仪等进行表征。结果表明:乙二胺的加入在一定程度上改变了ZIF-8的晶体形貌,增加了材料的比表面积。实验对改性ZIF-8吸附水体中砷的实验影响条件如反应浓度、反应时间和酸碱度进行研究探讨。结果表明:在改性ZIF-8使用量为0.04g/L、pH=7、初始砷浓度2.0mg/L和反应2h的条件下,改性ZIF-8对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附量分别达到19.87和49.92mg/g。     

成孔增强型载磷温敏微球对水中U(VI)的去除性能与机制

为了解决海藻酸钠微球溶胀性差、吸附剂和被吸附物间的传质阻力大和干燥后吸附位点少的问题,采用自由基聚合和离子交联法制备了一种热响应互穿聚合物网络水凝胶微球,并对其进行“造孔+磷酸基团功能化”改性(简称P/PF@TR-IPN)。通过单因素试验研究了铀初始浓度、ZnO的含量、投加量、pH值、温度、干扰离子和吸附时间等对U(VI)吸附的影响,探究了其再生性能。在U(VI)初始浓度为10 mg·L^-1,pH值为4,P/PF@TR-IPN的投加量为0.4 g·L^-1,温度为25℃的条件下,6 h内P/PF@TR-IPN对U(VI)的去除率为94.8%,比造孔微球(PF@TR-IPN)和空白微球(TR-IPN)分别提高了18.5%和30.03%。随着温度从20℃增加到50℃,温敏微球P/PF@TR-IPN的溶胀率从6.98%降至5.14%。P/PF@TR-IPN的BET比表面积比TR-IPN增大了28.5倍。当p H值为4,温度为30℃和20℃时,P/PF@TR-IPN对U(VI)的最大吸附量分别为76.99 mg·g^-1和85.62...     

三维大孔g-C3N4吸附和光催化还原U(VI)性能研究

将易溶的U(VI)还原为微溶的U(IV)是治理放射性铀污染的有效方法。本研究以SiO₂纳米球作为硬模板, 通过热聚合-刻蚀制备具有连续贯通的三维大孔g-C₃N₄光催化剂, 用于吸附-光催化还原U(VI)。材料表征结果显示: 三维大孔g-C₃N₄比表面积显著增加, 对可见光的吸收明显增强; 同时具有三维有序大孔结构, 并呈规则的紧密堆积结构, 孔壁完整多孔, 整个结构具有良好的三维连通性。吸附实验表明: 三维大孔g-C₃N₄对U(VI)最大吸附容量可达~30.5 mg/g, 该过程更符合Langmuir吸附模型, 与块体g-C₃N₄相比吸附容量提高了~1.83倍。光催化还原实验表明: 三维大孔g-C₃N₄具有高的光催化活性和良好的稳定性, 其还原反应速率常数为~0.0142 min ^-1, 是块体g-C₃N₄ (~0.0024 min ^-1)的~5.9倍。鉴于三维大孔g-C₃N₄具有较优异的吸附-催化还原性能, 该材料有望应用于放射性废水中U(VI)的快速高效清除。     

锌基-MOFs对氨吸附制冷性能的分子模拟研究

本文采用巨正则蒙特卡洛(grand canonical Monte Carlo, GCMC)方法,基于UFF(universal force field)和TraPPE(transferable potentials for phase equilibria)力场,对ZIF-8(Zn)吸附NH₃进行了分子模拟研究,并结合分子模拟结果和吸附式制冷热力学循环模型,研究了ZIF-8(Zn)/NH₃工质对的吸附性能和制冷性能。研究表明：在等温条件下,ZIF-8(Zn)对NH₃的吸附量随压力的增大而提高,298 K和398 K下饱和吸附量分别达到0.305 g/g和0.231 g/g;同一温度下的总吸附热也随压力的增大而上升,这主要归因于NH₃分子间相互作用产生吸附热的增加,而ZIF-8(Zn)与NH₃相互作用的吸附热维持在较稳定的状态;NH₃在ZIF-8(Zn)中的吸附密度分布结果表明NH₃在金属位点处被大量吸附,难以通过ZIF-8(Zn)部...     

氟磷灰石对酸性水溶液中铀(VI)的去除研究

随着全球核能的开发利用, 铀已成为土壤、地表水和地下水的常见污染物, 从含铀废水中去除铀(VI)已成为迫切需要。本工作以氟化钙、焦磷酸钙、氢氧化钙为反应原料合成氟磷灰石, 系统研究了其对铀(VI)的去除性能并采用不同测试手段对吸附铀(VI)前后的氟磷灰石进行表征, 揭示了其相关去除机理。结果表明: 在温度为308 K, pH=3, 固液比为0.12 g/L, 平衡时间为120 min, 初始铀浓度为100 mg/L的条件下, 氟磷灰石对铀(VI)的吸附容量可达655.17 mg/g, 其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型, 且为自发和吸热过程。氟磷灰石对铀(VI)的去除机理为表面矿化, 吸附铀(VI)的氟磷灰石表面产生了新相准钙铀云母[Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·6H₂O], 准钙铀云母在pH≥3水溶液中能保持较高稳定性。因此, 氟磷灰石可以作为一种有前景的矿化剂, 用于含铀废水的净化和固体化处理。     

仿生FeS复合材料的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

纳米FeS比表面积大且还原性强,对Cr(Ⅵ)吸附性能优异,但不稳定、易团聚,为解决这一问题,本文以油菜花粉为生物模板,通过共沉淀-焙烧法制得仿生FeS复合材料(bioFeS)。通过SEM、XRD及XPS等方法对bioFeS复合材料的表面微观形态和结构进行了表征。以Cr(Ⅵ)为目标污染物,分别考察了吸附剂用量、反应时间、反应温度、初始Cr(Ⅵ)浓度和pH对bioFeS复合材料吸附Cr(Ⅵ)性能的影响,探究了反应机制。结果表明：油菜花粉生物模板成功分散了FeS,制得的bioFeS复合材料比表面积大,在反应时间为120 min、pH值为1、吸附剂投加量为0.2 g·L^-1、反应温度为25℃的条件下,bioFeS复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附量可达88.95 mg·g^-1;该吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型;共存离子NO₃^-和SO₄^2-会抑制Cr(Ⅵ)的去除。结合吸附动力学、热力学及XPS表面元素分析可知bioFeS复合材料除铬机制主要是吸附及化...     

ZIF材料对碘的吸附特性研究

核废水中的放射性碘对人类健康和环境有严重的危害,但是由于碘在水中以多种形式存在,很难准确测定其在水中的含量。开发能够准确测定水中碘单质含量的方法,制备有效去除碘单质的材料对保护环境和人类健康尤其重要。为此,本研究首先提出了用环己烷萃取法测定碘单质浓度的方法,并且制备了两种沸石咪唑骨架材料ZIF-8和ZIF-67,研究了ZIF-8和ZIF-67对水环境中碘的吸附行为。利用分析仪器对ZIF-8和ZIF-67材料进行了表征。结果表明:两种材料都具有良好的化学结构和较大的比表面积。吸附动力学实验结果表明, 60 min内,两种材料对碘的吸附可以达到平衡,吸附行为更好地符合拟二级动力学模型。吸附热力学结果表明,两种材料在水中对碘的吸附过程均为线性吸附。ZIF-8和ZIF-67材料对碘单质的吸附量可高达2000 mg·g–1。     

水合氧化铁负载量对丙烯酸树脂基复合吸附剂的结构及除磷影响

为优化丙烯酸树脂基水合氧化铁(Hydrated ferric oxide,HFO)复合吸附剂的负载量,调节FeCl₃浓度制备出5种复合吸附剂(HFO负载量分别为5.3wt%、8.6wt%、12.1wt%、14.9wt%和18.5wt%,以Fe质量分数计),分析其结构性能,并考察D213-HFO复合吸附剂对磷的吸附等温线、吸附动力学、pH和共存离子影响及洗脱效果。结果表明,复合吸附剂负载HFO颗粒为纳米无定型HFO,在直径方向呈U型分布。此外,随HFO负载量增加,磷吸附容量先升高后下降,负载量为14.9wt%的复合吸附剂吸附容量最大(19.04 mg·g?1)。复合吸附剂吸附磷在240 min达到平衡,更符合准一级动力学模型(R2>0.99)。磷吸附最佳pH为6~8,当SO₄2?≥600 mg·L?1树脂对磷无吸附效果,而负载HFO吸附磷不受影响。在连续4个吸附-洗脱周期内,5wt%的NaOH和5wt%的NaCl溶液对磷的洗脱率均接近100%。实验表明,复合吸附剂的吸附容量随HFO负载量增加先升高后下降,而结构性能、吸附平衡时间、pH适应范围、共存离子影响及洗脱效果无显著差异。      

单宁改性酚醛基炭气凝胶的制备及其CO2吸附性能

基于绿色低成本的单宁所具有的大量反应性羟基,其与醛类反应具有与苯酚或间苯二酚相似的机制。在传统的酚醛树脂基(苯酚-尿素-甲醛)炭气凝胶的基础上,通过添加单宁进行改性,成功制备出新型高效的CO₂吸附用酚醛基炭气凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和氮气吸脱附测试对其表面化学和孔隙结构进行了系统表征,同时通过CO₂吸脱附测试对其CO₂吸附量、选择性吸附及吸附热等进行了研究。结果表明：以绿色可再生的生物质原料单宁对原料进行部分取代,不仅可以显著降低产品成本,还可以明显改善其CO₂的吸附性能。当单宁的添加量(15 g)为苯酚用量的50wt%时,样品具有最大的比表面积(1 376.31 m2·g^-1)和微孔体积(0.55 cm3·g^-1),是一种极具潜力的气体吸附材料。其相应的CO₂吸附量高达5.36 mmol·g^-1,选择性吸附和吸附热则分别为16.84和34.49 kJ·mol^-1<...     

磁性Fe3O4纳米复合材料的制备及其对Pb(II)的吸附

为解决磁性纳米Fe₃O₄易被腐蚀、团聚等问题,可对其进行功能化修饰。在超声波辐照下首先制备磁性纳米Fe₃O₄颗粒,然后选用2,5-二氨基苯磺酸(SP)和间苯二胺(mPD)单体为引入剂进行功能化修饰,制备得到富含氨基、磺酸基和亚氨基活性官能团的金属基复合材料Fe3O4-mPD/SP(95∶5),并采用FTIR、TEM、XRD等手段对其进行表征,证实了超声波辐照法制得的磁性纳米复合材料具有稳定性好、反应活性高、粒径小和比表面积更大等特点。同时考察其对Pb(II)的吸附性能,结果表明：mPD和SP摩尔比、溶液pH值、竞争性阳离子种类和反应温度等因素均会影响吸附效果;等温吸附过程符合Freundlich模型,吉布斯自由能?G0<0,吸附是一个自发过程;Pb(II)的吸附行为符合准二级动力学,速率常数k₂=3.61×10^-3 g·mg^-1·min^-1,平衡吸附量q_e=63.297 mg·g     

羟基铁插层膨润土的制备及其对铀(VI)的吸附特性与机制

通过羟基铁对钠基膨润土插层改性制备了羟基铁插层膨润土（OH-Fe-Bent）,用于去除废水中的U（VI）。实验考察了pH值、U（VI）初始浓度、温度和吸附时间对OH-Fe-Bent吸附U（VI）效果的影响,并进行吸附动力学和热力学分析。采用FTIR、SEM、XRD等手段分析相关吸附机制。实验结果表明:OH-Fe-Bent吸附U（VI）的最佳pH为4,在温度为15℃,投加量为0.8 g/L,U（VI）初始浓度为10 mg/L时,OH-Fe-Bent对U（VI）的去除率达到99.55%,吸附平衡时间为90 min。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型（相关系数的平方约为1）均可较好地拟合其吸附过程,理论饱和吸附量可达97.09 mg/g,OH-Fe-Bent对U（VI）是单分子层吸附。FTIR、SEM分析表明OH-Fe-Bent吸附U（VI）后自身结构没有改变,XRD分析表明羟基铁已经成功插入膨润土层间。