壳聚糖/MnFe2 O4通孔气凝胶的光催化性能研究

壳聚糖(CS)是一种天然生物高分子材料,因其可再生与可降解的优点在众多领域得到广泛应用。通过液氮辅助成型工艺制备了具有通孔结构的CS/MnFe_2O_4气凝胶,首先利用水热法制备MnFe_2O_4纳米颗粒,再利用液氮构筑温度梯度诱使冰定向生长形成CS/MnFe_2O_4水凝胶,最后利用冷冻干燥获得具有放射状通孔结构的CS/MnFe_2O_4气凝胶。为了提高气凝胶的稳定性,利用戊二醛作为交联剂对CS/MnFe_2O_4气凝胶进行化学交联。利用SEM和XRD分别表征了材料的微观结构和结晶结构,MnFe_2O_4的加入显著地增加了CS通孔气凝胶对亚甲基蓝的光催化性能.当MnFe_2O_4含量为20%时,CS/MnFe_2O_4通孔气凝胶对亚甲基蓝的光催化效率为57%。     

MFe_2O_4铁氧体燃烧合成及其热处理过程中亚稳相的Mōssbauer谱研究

采用燃烧合成法制备了ZnFe_2O_4。Ni-ZnFe_2O_4和MnFe_2O_4尖晶石型软磁铁氧体粉体。通过Mssbauer谱对燃烧合成产物及其热处理后的物相组成进行分析。研究结果表明,燃烧合成MFe_2O_4(Mo为Mg~(2 ),Mn~(2 ),Ni~(2 ),Zn~(2 )等)是在非平衡状态下进行的,其特点是燃烧温度高,降温速率快,因而使产物中存在部分亚稳相和中间相。燃烧合成的MnFe_2O_4在1100℃热处理2 h后,产物中的Fe_2O_3与Mn的氧化物几乎未发生反应生成尖晶石相;1200℃热处理2 h的产物经空气和水中淬火后,均可得到结构较为完整的单相MnFe_2O_4铁氧体,但与传统固相反应法的本质区别是阳离子趋向反型分布,说明MnFe_2O_4的形成与周围气氛及温度有着十分重要的关系。     

碳包覆MnFe_2O_4(MnFe_2O_4@C)纳米球的制备及其对重金属离子[Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)]的去除

以FeCl_3·6H_2O与Mn(CH_3COO)_2·4H_2O为原材料,用乙二醇作为溶剂,通过简易的水热方法制备出MnFe_2O_4纳米球;然后以葡萄糖作为碳源制备出MnFe_2O_4@C复合材料。所制备材料的形貌和微观结构经过SEM和TEM表征,其表征结果显示MnFe_2O_4@C复合材料的形貌是直径约为200~300 nm的微球,且一层厚度约为3~5 nm的碳层均匀的包覆在MnFe_2O_4微球的表面。同时还探究了MnFe_2O_4@C复合材料对水溶液中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附性能。实验结果表明,当溶液pH为8时,MnFe_2O_4@C磁性吸附剂对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的去除效率分别达到了93.9%和98.2%;此外,MnFe_2O_4@C磁性吸附剂的再生性能研究结果显示,在循环使用三次以后,MnFe_2O_4@C吸附剂对Cu(Ⅱ),Pb(Ⅱ)的去除效率仍然可以达到80%和90%以上,相比于首次使用,其去除效率只有轻微的降低。     

磁性MnFe_2O_4@Al_2O_3对废水中铜的吸附行为研究

制备核壳磁性吸附剂MnFe_2O_4@Al_2O_3用于含铜废水的吸附实验研究。结果表明,MnFe_2O_4@Al_2O_3可有效去除水中的铜离子,在MnFe_2O_4@Al_2O_3投加质量浓度2.0 g/L、Cu~(2+)质量浓度20 mg/L、pH为6.0、吸附时间180 min的条件下,Cu~(2+)去除率达97%。MnFe_2O_4@Al_2O_3对Cu~(2+)的吸附过程符合伪二级动力学方程,为多层化学吸附。VSM分析表明MnFe_2O_4@Al_2O_3具备超顺磁性的优势。     

腐植酸修饰的Fe_3O_4磁性纳米复合物去除水中结晶紫

正合成了Fe_3O_4/腐植酸(HA)复合物,用TEM,FTIR,VSM及Zeta电位等对其进行了表征,并将其用于吸附染料结晶紫(CV)。对吸附动力学、吸附等温线及影响吸附的因素,如腐植酸钠盐用量、p H值、离子强度等进行了研究。结果表明,Fe_3O_4/HA复合物能够有效去除CV,可用Langmuir     

再生水处理中预沉积吸附剂对缓解膜污染的作用研究

以缓解超滤膜污染为目标,选择3种含铁吸附剂MnFe_2O_4、Fe_3O_4和FeO_xH_y,究其对卵清蛋白(OVA)的吸附特征和去除效果及对膜污染的缓解作用。结果表明,3种含铁吸附剂对OVA的吸附速率存在差异,初期吸附速率常数MnFe_2O_4Fe_3O_4FeO_xH_y,整个过程吸附速率常数MnFe_2O_4FeO_xH_yFe_3O_4;预沉积MnFe_2O_4和FeO_xH_y可以有效降低膜污染,预沉积Fe_3O_4对膜污染没有缓解作用,反而加剧了膜污染程度;MnFe_2O_4的对OVA的吸附效果最佳,MnFe_2O_4最适合作为预沉积吸附剂缓解超滤膜污染。预沉积3种含铁吸附剂均不会造成出水中铁含量超标。     

新型复合材料MnFe_2O_4@SiO_2-NH_2的制备及其固定青霉素G酰化酶

通过溶剂热法制备出高磁性的聚合物微球MnFe_2O_4,经正硅酸乙酯(TEOS)和3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)对微球表面进行改性修饰,制备出新型复合材料MnFe_2O_4@SiO_2-NH_2,并将其用于固定青霉素G酰化酶。在Si/Fe比为7 mmol/g、n(TEOS)∶n(APTS)=1∶1时,固定化酶PGA/MnFe_2O_4@SiO_2-NH_2在37℃下水解青霉素G钾合成6-氨基青霉烷酸,表观酶活为1 660 IU/g、载酶量为107.1 mg/g、比酶活为15.5 IU/mg、活性回收率为46.9%。经过6次重复使用,保留初始酶活的81.3%,在使用中固定化酶在磁场的作用下能够快速沉降与产物分离。     

纳米二氧化钛/腐植酸对泰乐菌素的吸附特性

正为了研究不同来源的腐植酸(HA)/纳米二氧化钛(nmTiO_2)复合物对典型抗生素环境行为的影响,选取了标准腐植酸(BZ)、提取自珠江河底泥(DN)、提取自稻草秸秆(DC)、提取自泥炭土(NT)的4种不同来源的腐植酸,采用批量平衡振荡法,分别考察了吸附等温线、离子强度以及pH值对nmTiO_2/HA吸附泰乐菌素(TYL)的影响。研究结果表明:TYL在Ti O_2/不同来源的HA复合物上     

预涂层吸附-超滤处理再生水有机物效能及膜污染机制

将铁酸锰(MnFe_2O_4)和四氧化三铁(Fe_3O_4)2种吸附剂预沉积在超滤膜上过滤再生水模拟溶液,考察预沉积对膜污染及其膜出水水质的影响。结果表明,2种吸附剂的适宜投加量均为0.45 g/L;在适宜投加量下,Fe_3O_4预沉积比单独超滤提高膜比通量20.1个百分点,效果优于提高膜比通量9.3个百分点的MnFe_2O_4;MnFe_2O_4预沉积和超滤膜的组合工艺有67.3%的TOC去除率,改善效果高于达到的41.1%的TOC去除率的Fe_3O_4;吸附剂预沉积在超滤膜上会形成预涂层,平滑致密的预涂层可吸附和截留污染物,有效减少膜污染,投加量0.45 g/L的Fe_3O_4形成的预涂层比投加量0.45 g/L的MnFe_2O_4更有效的阻止了膜污染。预沉积技术可以改善膜通量和膜出水水质。     

饮用水中微量铬离子高效去除方法的研究

用腐殖酸包覆磁性四氧化三铁纳米材料吸附饮用水中的六价铬离子。结果表明,最佳吸附条件为:腐殖酸包覆四氧化三铁质量比为1∶1,反应温度90℃,分散剂与去离子水的比例为1∶5,反应时间60 min,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附时间为30 min。在最佳条件下,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)吸附量为25.83 mg/g,氨水(25%²8%)用量为10 m L;Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

HNT/Fe_3O_4-HA纳米吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的去除研究

正本文提出了一种用于Cr(Ⅵ)离子的纳米级高效吸附剂,它是以埃洛石纳米管(HNTs)为天然基础构建的。另一方面,为了增加磁性,将Fe_3O_4纳米颗粒加入到HNTs表面。腐植酸(HA)作为纳米吸附剂的主要成分,也被负载到HNT/Fe_3O_4纳米复合材料的表面。在不同浓度K_2CrO_4的水溶液中,对制备的HNT/Fe_3O_4-HA纳米吸附剂去除Cr(Ⅵ)的过程进行了仔细监测。     

饮用水中微量铬离子高效去除方法的研究

用腐殖酸包覆磁性四氧化三铁纳米材料吸附饮用水中的六价铬离子。结果表明,最佳吸附条件为:腐殖酸包覆四氧化三铁质量比为1∶1,反应温度90℃,分散剂与去离子水的比例为1∶5,反应时间60 min,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附时间为30 min。在最佳条件下,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)吸附量为25.83 mg/g,氨水(25%~28%)用量为10 m L;Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

腐植酸/淀粉复合微球的制备及工艺优化

以腐植酸(HA)和可溶性淀粉(St)为原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,过硫酸钾/亚硫酸氢钠(K_2S_2O_8/Na HSO_3)为复合引发剂,采用反相乳液聚合法合成了腐植酸/淀粉复合微球(CSM)。结合响应曲面设计,探讨了m(HA)∶m(St)、K_2S_2O_8/Na HSO_3用量、MBAA用量、复合乳化剂用量、反应温度等因素对CSM吸附Cr(Ⅵ)性能的影响。结果表明,合成CSM的最佳工艺条件为:m(HA)∶m(St)=1.51∶1.00、MBAA用量40%(以St质量为基准,下同)、K_2S_2O_8/NaHSO_3用量40%/40%、复合乳化剂〔m(Span-80):m(Tween-20)=3:1〕用量80%、反应温度50℃、反应时间3 h。在该条件下合成的CSM对Cr(Ⅵ)(10 mg/L)的去除率达到99.91%,吸附量为1.9980 mg/g。利用FTIR、SEM、激光粒度分布仪、XRD和TGA对CSM进行了结构表征和性能测试,结果显示HA和St成功反应,所得CSM形状规则,表面粗糙,粒径分布均匀,平均粒径为13.79μm,结晶度(相较于St)降低,具有较好的热稳定性。     

3种含铁吸附剂对水中磷酸盐的吸附性能

以磁性纳米铁酸锰(MnFe_2O_4)和磁性纳米四氧化三铁(Fe_3O_4)以及羟基铁(FeO_xH_y)作为吸附剂去除水中磷酸盐,研究了3种含铁材料对磷酸盐的吸附性能与机理。研究结果表明,3种吸附剂对磷酸盐的吸附过程均为物理化学吸附,吸附速度大小为Fe_3O_4MnFe_2O_4FeO_xH_y;FeO_xH_y和MnFe_2O_4的吸附性能要优于Fe_3O_4,三者的最大饱和吸附容量分别为29.836、21.970、1.314 mg/g;pH会影响吸附剂的吸附效果,酸性越强,吸附效果越好;吸附前后的ξ电位表明,3种吸附剂带电性受pH影响较大,ξ电位绝对值随pH的增大而增大。磁性纳米铁酸锰对磷酸盐表现出良好的吸附性能,其作为1种新型吸附材料具有一定的研究和应用前景。     

磁性三聚氰胺脲醛树脂的合成及表征

采用聚乙二醇(PEG)将合成的Fe_3O_4纳米粒子进行包覆制备了亲水性磁流体(Fe_3O_4@PEG),采用共沉淀法将Fe_3O_4@PEG与三聚氰胺脲醛树脂(MUFRs)预聚物作用制得磁性三聚氰胺脲醛树脂,并利用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜等对磁性三聚氰胺脲醛树脂进行了表征。结果表明:合成的Fe_3O_4为纳米粒子;高分子包覆对Fe_3O_4的晶体结构和晶粒粒径没有明显影响;当Fe_3O_4@PEG与MUFRs的质量比为2∶1时,磁流体包覆完整,制得的磁性三聚氰胺脲醛树脂微球外观光滑,球形度好且粒径分布均匀。     

MnFeO_3和MnFe_2O_4氧载体在稻草化学链气化中的应用

通过溶胶凝胶燃烧法合成了MnFeO_3和MnFe_2O_4两种锰铁复合氧载体。通过原位红外实验探究其与稻草的化学链气化过程,发现其加速了稻草热解产物的析出,并通过气化反应促进CO和CO_2的产生,提高了碳转化率。固定床实验结果表明MnFeO_3和MnFe_2O_4在与水蒸气耦合气化的条件下大幅提高了合成气中H_2和CO的产率,气化效率分别达到94.49%和92.76%。并通过XRD分析,发现MnFeO_3和MnFe_2O_4在气化过程主要还原为(Fe,Mn)O,且在氧化反应后能回到初始晶相。在固定床的10次循环实验以及SEM的结果表明,MnFeO_3在循环反应中逐渐形成的颗粒状多孔结构有利于维持稳定的气化效率,而MnFe_2O_4由于团聚和烧结作用形成了块状结构,气化效率呈缓慢下降趋势。因此,认为MnFeO_3在生物质化学链气化中具有更好的适用性。     

Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2-AC光催化降解水源水中腐殖酸

采用共沉淀法耦合溶胶-凝胶法制备了核壳结构的磁性颗粒Fe_3O_4@SiO_2@Ti O_2,将其负载在活性炭(AC表面,制得新型光催化剂Fe_3O_4@SiO_2@Ti O_2-AC。采用SEM、FTIR、XRD、VSM对材料进行表征,并探究该催化剂对水中腐殖酸(HA)的去除效能。结果表明,以400 W高压汞灯作为光源,投加量为200 mg/L时,60 min内对初始质量浓度为5 mg/L、pH为7的含HA水样去除率可达96.1%。Fe_3O_4@SiO_2@Ti O_2-AC对HA的光催化降解符合LangmuirHinshelwood(L-H)动力学模型。Fe_3O_4@SiO_2@Ti O_2与AC存在协同作用,可有效增强复合光催化剂的催化效能。材料具有较好的催化稳定性,5次重复使用后,对水样中HA的去除率仍能达到84.7%。     

有机酸-铁锰氧化物体系对污泥重金属镉、铅去除研究

活性污泥厂废水处理会产生大量剩余污泥,堆肥后的污泥可作为肥料和土壤改良剂在农业上再利用。然而,由于污泥中重金属含量高,需要对污泥中的重金属进行去除处理,才能实现污泥堆肥在农业上的再利用。探讨了不同有机酸去除处理污泥重金属镉、铅。研究了pH、浸提时间、铁锰氧化物/柠檬酸物质的量比(MnFe_2O_4/C_6H_8O_7)对污泥重金属镉、铅去除率的影响。处理的最优化条件是p H为4,浸提时间为8 h,铁锰氧化物/柠檬酸物质的量比(MnFe_2O_4/C_6H_8O_7)为2。     

Fe_3O_4磁性纳米颗粒外包腐植酸用于有效去除水中重金属

本研究合成了腐植酸(HA)包裹的Fe3O4纳米颗粒(Fe3O4/HA)并将其用于去除水中的重金属离子,包括Hg(I)、Pb(I)、Cd(I)和Cu(I)。以价格低廉、环境友好的铁盐和腐植酸为原料,通过共沉淀方法制备Fe3O4/HA。TOC和XPS的分析结果表明所制备的Fe3O4/HA中约含有11%(w/w)的叶酸,它是含O和N-官能团丰富的组分。TEM成像和激光颗粒尺寸分析证实所制备的Fe3O4/HA(Fe3O4内核约为10 nm)在水溶液中团聚并形成了平均水和半径约为140 nm的聚集体,饱和磁化强度为79.6 emu/g,这种Fe3O4/HA材料在低磁场梯度下几分钟内就可以从水溶液中分离。Fe3O4/HA对重金属离子的吸附在15分钟内就可以达到平衡,其吸附行为符合朗格缪尔吸附模型,且最大吸附容量在46.3~97.7 mg/g范围内。制备的Fe3O4/HA在自来水、天然水、0.1 M HCl和2 M Na OH的酸/碱溶液中都很稳定,Fe(≤3.7%)和HA(≤5.3%)的泄漏率很低。在最优条件下,Fe3O4/HA纳米材料能够去除天然水和自来水中超过99%的Hg(II)和Pb(II)以及超过95%的Cu(II)和Cd(II)。Fe3O4/HA吸附的重金属离子泄露回水溶液的量几乎可以忽略。     

铁酸锰-石墨烯气凝胶活化PMS降解酸性红B

用水热法和冷冻干燥法制备了MnFe_2O_4-rGO气凝胶催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)产生强氧化性的硫酸根自由基(SO_4~(·-))氧化降解酸性红B。用SEM、XRD、FTIR、拉曼光谱仪、N2吸脱附等温仪对该催化剂进行表征,考察催化剂投加量、PMS浓度、初始pH对酸性红B降解效果的影响。结果表明,当催化剂投加量为0.15 g/L、PMS浓度为0.6 mmol/L、pH为7时,反应30 min后酸性红B的降解率为91.5%;且pH适用范围广,pH在3～9时降解率均在82%以上。投加自由基捕获剂叔丁醇和甲醇,结果表明在MnFe_2O_4-rGO气凝胶/PMS体系中起氧化降解作用的主要活性物质是SO_4~(·-)。紫外可见光谱表明酸性红B分子中的萘环结构和偶氮键被氧化;TOC表征结果表明MnFe_2O_4-rGO气凝胶/PMS体系对酸性红B的矿化率为30.8%。