木质纤维素基纳米复合材料对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

以原位插层共聚法制备木质纤维素-g-丙烯酸/丙烯酰胺/蒙脱土(LNC-g-AA/AM/MMT)纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其结构进行表征。研究在金属离子初始浓度、吸附时间、吸附温度、pH值等不同吸附条件下,LNC-g-AA/AM/MMT纳米复合材料对Pb2+、Cd2+吸附性能的影响。结果表明,当Pb2+、Cd2+初始浓度分别为0.04和0.06mol/L,吸附时间分别为120和60min,吸附温度分别为40和30℃,pH值为5.5时,LNC-g-AA/AM/MMT纳米复合材料对Pb2+、Cd2+的吸附量分别高达504.2和246.9 mg/g。整个吸附过程均符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级动力学模型,且是个自发放热的反应过程。同时对最佳条件下吸附饱和的LNC-g-AA/AM/MMT纳米复合材料进行解吸研究,脱附率分别为93.4%和92.9%。     

石墨烯的制备及其对重金属Pb~(2+)离子的吸附性能研究

用乙酰丙酮还原氧化石墨制备得到石墨烯,其可在水、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺等极性溶剂中超声分散,其中以水作为溶剂其分散性最好(浓度约为0.7g/L)。通过原子力显微镜(AFM)测定石墨烯的厚度为0.68nm,表明石墨烯是单层。红外光谱(IR)和紫外可见光谱(UV-Vis)数据表明乙酰丙酮被化学功能化修饰到石墨烯表面,且红外光谱中羧基峰的消失表明氧化石墨被乙酰丙酮还原。通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定吸附后离子浓度,用Langmuir吸附等温式计算得到石墨烯对于Pb2+的最大吸附量为105.4mg/g,相关系数r为0.99958,Langmuir常数b为3.65。研究表明:石墨烯对水溶液中重金属Pb2+离子具有优异的吸附性能,这主要归因于石墨烯的巨大比表面积和乙酰丙酮分子对Pb2+离子的强络合能力。     

Fe_3O_4@MgO纳米复合材料的制备及其对Pb~(2+)的吸附性能

采用两步化学沉淀法制备了Fe_3O_4@MgO纳米复合材料,研究了纳米复合材料对Pb~(2+)的吸附性能。结果表明,所制备的复合材料具有较高的顺磁性和稳定性,其饱和磁化强度为58.07 emu/g,初始氧化增重温度为125℃,对Pb~(2+)有较好的吸附能力,在50 min内可以达到吸附平衡,最大吸附量为711.5 mg/g,其吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

锰铁氧体/生物炭的制备及其对Pb~(2+)吸附性能的研究

利用水热法合成了锰铁氧体/生物炭吸附材料(FBC),用于去除溶液中Pb~(2+)离子。通过傅里叶变换红外光谱仪对吸附前后FBC进行表征分析,研究了溶液初始pH、溶液初始质量浓度、吸附时间等对Pb~(2+)离子吸附的影响,探讨了吸附动力学特性和吸附等温线特性。结果表明:温度为25℃,FBC吸附Pb~(2+)离子在120min内即可达到吸附平衡,最大吸附量为126.1mg/g;吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程,说明FBC对Pb~(2+)离子的吸附过程主要是单分子层化学吸附。再生吸附实验结果显示,重复利用5次后,FBC对Pb~(2+)离子的吸附量超过70mg/g,表现出良好的再生性能。     

磁性氧化石墨烯的制备及其对Cu~(2+)的吸附性能

制备了一种磁性氧化石墨烯(GO-Fe_3O_4),并对其吸附铜离子(Cu~(2+))的性能进行了研究。研究了不同pH和初始浓度对GO-Fe_3O_4去除Cu~(2+)的影响。研究结果表明:改性四氧化三铁(Fe_3O_4@SiO_2)成功被接枝在GO的边缘,GO与Fe_3O_4@SiO_2质量配合比为4∶1,制得的GO-Fe_3O_4,在303℃,pH为4.5,Cu~(2+)初始质量浓度为124.5mg/L条件下,GO-Fe_3O_4对Cu~(2+)的平衡吸附容量达到76.5mg/g。GO-Fe_3O_4在使用第7次时,对Cu~(2+)吸附容量仍可达到55mg/g,具有良好的吸附性能。     

纳米晶TiO2薄膜的制备、表征及其光催化性能的研究

采用sol-gel法制备TiO2薄膜。用XRD、UV－vis、AFM对其结构、光谱吸收及表面形貌进行了表征。以具有典型偶氮染料结构的甲基橙水溶液为目标反应物，对膜的光催化性能进行了研究。结果表明，在普通玻璃衬底上得到了比较好的锐钛矿型TiO2薄膜，其紫外吸收谱带拓宽，该膜对低浓度甲基橙有较好的光催化降解功能。     

改性没食子酸对Cu~(2+)和Pb~(2+)吸附沉淀性能的研究

以含单宁量98.50%的没食子酸为原料,通过磺化一胺甲基化反应制得改性没食子酸,研究了改性没食子酸对金属Cu2+和Pb2+的吸附沉淀,以及初始溶液pH值、金属溶液初始质量浓度、平衡吸附温度对Cu2+和pb2+吸附沉淀容量的影响及规律.结果表明,吸附沉淀剂对Cu2+、Pb2+的吸附平衡符合Freundlich方程,pH值和初始质量浓度对吸附沉淀量的影响最显著.综合认为改性没食子酸对Cu2+、Pb2+的吸附沉淀机理基本一致.     

酰化壳聚糖改性膨润土对Pb~(2+)、Al~(3+)的吸附性能研究

合成酰化壳聚糖后与膨润土通过化学键合得到了酰化壳聚糖改性膨润土复合吸附剂。通过傅里叶红外光谱分析和热重分析对改性膨润土进行了表征。探讨了膨润土和改性膨润土对模拟废水中金属离子Pb~(2+)、Al~(3+)的吸附性能。改性膨润土对Pb~(2+)的吸附时间为1h,温度在50℃,用量为0.1g,pH=5时吸附效果较好。改性膨润土对Al~(3+)在吸附45min后达到吸附平衡,温度对Al~(3+)的吸附影响不大。结果表明改性膨润土对Pb~(2+)、Al~(3+)具有较好的吸附能力。     

多氨基改性蔗渣对水溶液中Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)吸附性能的研究

蔗渣经多氨基改性处理后,得到多氨基改性蔗渣吸附剂。考察了多氨基改性蔗渣吸附剂对模拟废水中Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cu2+的吸附性能,主要包括吸附时间、溶液pH值和温度对吸附量的影响以及吸附等温式的研究。研究表明,在实验范围内,Pb2+的吸附平衡时间为12h,适宜吸附Pb2+的pH值范围在4～5,Pb2+的最大吸附量为34.96mg/g;Zn2+的吸附平衡时间为20h,适宜吸附Zn2+的pH值在6.2左右,Zn2+的最大吸附容量为2.24mg/g;Cd2+的吸附平衡时间为20h,适宜吸附Cd2+的pH值在5.0左右,Cd2+的最大吸附容量为10.40mg/g;Cu2+的吸附平衡时间为20h;适宜吸附Cu2+的pH值在5.0左右;Cu2+在不同温度下的最大吸附容量为2.60mg/g。多氨基改性蔗渣对Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cu2+的吸附均可用Freundlich方程和Langmuir方程描述。     

桑枝杆废菌包制备磁性活性炭及其对废水中Pb~(2+)吸附动力学研究

以桑枝杆废菌包为原料制取活性炭,并与铁的氧化物反应制备出具有较强的磁分离性能和吸附能力的磁性活性炭复合材料,对该磁性活性炭进行表征及其对水中Pb~(2+)吸附性能的实验。实验结果表明,磁性活性炭Pb~(2+)有较大的吸附能力和吸附效率,吸附量随着时间的增加而增大,吸附动力学拟合参数结果符合二级动力方程,Freundlich方程拟合的结果能更好的描述吸附等温线,吉布斯自由能ΔG~00,而焓变ΔH~00表明吸附为吸热自发反应的过程,提升温度可以提高磁性活性炭的吸附能力。利用桑枝杆废菌包制备活性炭具有一定的经济研究价值,可以促进农业废弃物的回收利用。     

智能微球复合膜的制备及其Pb~(2+)检测性能研究

通过将Pb~(2+)响应性聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-苯并-18-冠-6-丙烯酰胺)智能微球结合至尼龙6/聚醚砜复合膜的膜孔中作为Pb~(2+)响应型智能开关,成功构建了一种能检测痕量Pb~(2+)浓度的高灵敏智能微球复合膜.系统研究了智能微球的形貌结构及Pb~(2+)响应性,确定了37℃时其Pb~(2+)响应性能最佳.系统研究了智能微球复合膜的形貌结构及Pb~(2+)检测性能,发现其检测限可低至10~(-7) mol/L,低于工业废水中Pb~(2+)含量标准,展现出高灵敏Pb~(2+)检测特性.研究结果为制备新型高灵敏Pb~(2+)浓度智能检测系统提供了新思路.     

Cd~(2+)-Zn~(2+)-Al~(3+)-LDHs新型材料的制备、表征及其光催化性能研究

以尿素为沉淀剂,以Cd(NO_3)_2·4H_2O、Zn(NO_3)_2·6H_2O、Al(NO_3)_3·9H_2O为原料,采用均相沉淀技术制备了Cd~(2+)-Zn~(2+)-Al3+-LDHs新型光催化材料。在此基础上,借助各种分析检测技术对新型材料的结构和性能进行了系统的表征。实验研究结果表明Cd~(2+)-Zn~(2+)-Al~(3+)-LDHs为片层状圆盘状形貌,平面尺寸为3μm,厚度约为250nm,层间距为0.779nm。微观孔结构分析表明该材料平均孔径为15.6nm,比表面积较大(132.2m2/g),吸附能力强,禁带宽度窄(2.36Eg),是理想的光催化剂。以Cd~(2+)-Zn~(2+)-Al~(3+)-LDHs作为光催化剂,在一定条件下可以有效降解亚甲基蓝。催化反应40min后,降解率为98%。     

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。     

纤维素纳米晶结构色薄膜的制备及其性能研究

目的 研究3种不同原材料(桉木漂白硫酸盐浆、长绒棉和短绒棉)制备纤维素纳米晶体(Cellulose Nanocrystals, CNC)薄膜的适合工艺条件及其性能变化规律,为CNC结构色防伪薄膜的研究提供参考。方法 3种不同原材料在各自合适的水解条件下,通过硫酸水解制备CNC悬浮液,测定其粒径及Zeta电位、CNC颗粒的微观形貌。采用蒸发干燥自组装法形成CNC薄膜,测定薄膜的化学结构及晶型、微观结构、力学性能、偏光性能和最大反射波长。结果 3种不同原材料制备的CNC悬浮液稳定性均较好,均保留了纤维素特有的官能团和天然Iβ晶型。随着酸水解时间的增加,CNC粒径均逐渐减小,长径比均为15左右;桉木漂白硫酸盐浆制备的CNC的结晶度低于短绒棉、长绒棉所制的CNC,其制备的CNC薄膜的柔韧性和抗拉强度优于短绒棉、长绒棉所制的薄膜。3种原材料所制CNC薄膜截面均具有胆甾相液晶层状结构,在偏光显微镜下薄膜均具有双折射效应;酸水解时间的增加使得CNC薄膜的螺距逐渐减小,最大反射波长也逐渐减小,薄膜的颜色均发生蓝移;与短绒棉、长绒棉制备的CNC薄膜相比,桉木漂白硫酸盐浆制备的CNC薄膜双折射特性较弱。结论 原材料类型和水解时间对制备的CNC的粒径、结晶度、双折射等特性均产生影响。随着水解时间的增加,CNC薄膜螺距逐渐减小,可在一定范围内调控纤维素纳米晶薄膜的反射波长,从而达到了调节纤维素纳米晶薄膜结构色的目的。纤维素纳米晶材料后期有望应用于防伪包装领域。     

纤维素基磁性吸附剂的制备及其吸附金属离子性能

为提高纤维素基吸附剂性能,使纳米纤维素(NCC)与乙二胺(EDA)反应制得NCC-EDA后,链接原位生成的Fe_3O_4制备了磁性吸附剂NCC-EDA/Fe_3O_4,并在结构表征的同时,考察了体系pH值、吸附时间、溶液浓度、吸附温度等对产物吸附金属离子性能的影响。结果表明,NCC-EDA/Fe_3O_4具有较大比表面积和孔隙,丰富的活性官能团及顺磁性能;最佳条件下对Pb~(2+)、Ni~(2+)及Cr~(6+)的最大吸附量为352.10,265.96和291.55mg/g;吸附过程为单分子层吸附,吸附行为符合拟二级动力学方程及Langmuir吸附等温线,具有吸附速率高及重复使用性能优等特点。     

CoCr2O4纳米晶的制备及其磁性研究

通过高分子金属络合物热解法制备了COCr2O4纳米晶，并对它的表面微结构和磁性能进行了表征。通过高分辨电镜和傅立叶红外光谱的研究发现在平均粒径为12nm的纳米晶表面不仅有晶格炔陷，而且吸附有大量聚合物分解后的有机碎片，这些有机碎片对纳米晶表面磁矩的钉扎以及纳米晶自身的表面晶格缺陷．导致自旋无序的表面和相对自旋有序的核之间产生强的交换耦合作用．从而使得纳料晶呈现出奇特的磁性能，如低温下存在较走的矫顽力和偏置场等。     

纤维素纳米晶改性及其环氧树脂复合材料的制备与性能研究

采用酸水解法从微晶纤维素中提取纤维素纳米晶(CNC),再分别用硅烷偶联剂和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化剂对纤维素纳米晶进行改性,然后采用浇铸成膜法制备纯环氧树脂膜、含量为5%CNC、偶联改性CNC(K-CNC)及其TEMPO氧化改性CNC(T-CNC)/环氧树脂(EP)复合材料。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计、热重分析仪和万能材料试验机对试样表面薄膜形貌结构、透光性能、热学性能、机械性能进行测试。结果表明：加入T-CNC及其K-CNC的EP复合材料,断面比纯EP膜更加粗糙,裂纹增加。加入CNC及改性后的CNC,EP复合材料的透光率有所降低,T-CNC/EP复合膜的透光率为83.9%,降低幅度最小,K-CNC/EP膜的拉伸强力为38.37MPa,拉伸强力最大,K-CNC/EP膜弹性模量为513.89MPa,和纯EP膜相比,其弹性模量增加了36.8%,T-CNC/EP及K-CNC/EP复合膜的热分解温度分别增加了7℃和10℃,热稳定性得以改善。     

NaOH/KOH改性柠檬渣吸附Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(6+)的研究

为了研究柠檬渣化学改性后的吸附性能,分别利用10%的KOH和NaOH对其进行改性。测量了改性前后柠檬渣对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(6+)的吸附率,并测定了柠檬渣的灰分、碘吸附值、比表面积和孔结构(BET);利用差热分析(TG-DTA)、红外光谱(IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对柠檬渣进行表征。改性后的柠檬渣对Pb~(2+)的吸附率增加近2倍,对Cr~(6+)的吸附率减小了近10倍左右,对Cu~(2+)吸附的影响不大;活化后的柠檬渣孔容分别增大3倍和4倍;柠檬渣在活化前后的孔径都为中孔;活化后的柠檬渣的比表面积、灰分和碘吸附值增幅较大。活化后的柠檬渣表面变得有些疏松,比表面积增加都超过了2倍,灰分率分别增加了近2倍和1.5倍左右,而碘吸附值分别增加了近3.5倍和2.5倍左右。柠檬渣为非晶型结构,改性前后并没改变柠檬渣的基本框架。活化和吸附Pb~(2+)样品的吸热峰和放热峰所对应的温度均不相同。     

α-CD/PAN纤维膜对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)和Pb~(2+)的吸附特性

应用静电纺丝技术制备α-环糊精(α-CD)/聚丙烯腈(PAN)纤维膜,采用SEM、FT-IR分别对纳米纤维膜进行表征。通过考察pH值、吸附时间、重金属离子初始浓度、温度几个因素,系统研究了α-CD/PAN纤维膜对重金属离子的吸附影响。结果表明:在溶液pH=6,吸附时间为2h,重金属离子初始浓度为10mg/L,温度为35℃的条件下,纳米纤维膜对铜离子(Cu~(2+))、锌离子(Zn~(2+))、镍离子(Ni~(2+))和铅离子(Pb~(2+))的吸附达到最佳,吸附容量分别为9.11、9.02、9.31和8.87mg/g。     

POSS杂化聚丙烯酰胺/PU复合水凝胶的制备及其对Pb~(2+)吸附性能研究

采用POSS杂化聚丙烯酰胺(PAM-co-OVPOSS)和聚丙烯酰胺(PAM)为交联剂,分别与PU作用形成交联网络结构,制备PAM/PU和PAM-co-OVPOSS/PU复合水凝胶。通过对比分析,详细探讨分子结构、溶液浓度等对凝胶性能的影响,使用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、万能试验机对水凝胶的结构以及力学性能进行详细表征研究发现PAM/PU,PAM-co-OVPOSS/PU复合水凝胶对Pb2+的吸附主要是化学吸附为主结果表明两种凝胶均具有很好的吸附性能,PAM/PU [15%%(质量分数)PAM,40g/L PU]复合水凝胶最大吸附量为228mg/L,PAM-co-OVPOSS/PU [20%(质量分数)PAM-co-OVPOSS,60g/L PU]复合水凝胶最大吸附量为195mg/L。PAM-co-OVPOSS/PU比PAM/PU凝胶呈现更好的力学强度,通过实验研究、吸附动力学和吸附热力学理论模拟分析,详细讨论了凝胶对Pb2+的吸附机理和PAM-co-OVPOSS/PU凝胶力学性能的增强机理。