聚丙烯酸钠包覆Fe3O4磁性交联聚合物的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能

采用溶液分散聚合和Ca²⁺表面交联制备了聚丙烯酸钠包覆Fe₃O₄的磁性交联聚合物（CPAANa@Fe₃O₄）,对其进行了XRD、FT-IR、SEM和TGA等表征。以CPAANa@Fe₃O₄为吸附剂研究了CPAANa@Fe₃O₄对水溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的静态吸附,考察了溶液pH、吸附剂投加量、金属离子初始浓度对吸附的影响。结果表明：CPAANa@Fe₃O₄在pH 2～6范围内均具有较好的吸附性能,当吸附剂投加量分别为1.0 g·L^-1和1.6 g·L^-1时对初始浓度分别为200 mg·L^-1的Pb²⁺和100 mg·L^-1的Cd²⁺的去除率达到最大,可使Pb²⁺实现达标排放（GB 8978-1996）;CPAANa@Fe₃O₄对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附动力学符合准二级模型,吸附等温线符合Langmuir模型,对Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为454.55 mg·g^-1和275.48 mg·g^-1。将CPAANa@Fe₃O₄用于处理实际电解矿浆废水,发现能有效吸附其中的Pb²⁺和Cd²⁺,具有潜在实用价值。     

黄磷渣制备二氧化硅吸附Pb2+的性能研究

为了探究水体中Pb²⁺有效去除方法，以黄磷渣为原料实现二氧化硅的制备、纯化及表征，以其为媒介探究不同因素下对Pb²⁺的吸附性能。结果表明：SiO₂表面成功接枝KH570,传质动力随吸附时间的增加逐渐减弱，吸附缓慢，吸附容量在30 min时饱和达到9.51 mg/g; 60 min后发生解析，导致吸附容量下降至9.38 mg/g。随着温度升高和溶液Pb²⁺浓度的增大，活性位点与Pb²⁺有效碰撞的机率增大，吸附容量达到12.3 mg/g;随着pH值升高吸附容量增大。笔者采用Langmuir和Freundlich模型探索吸附剂对Pb²⁺的吸附行为发现：Langmuir模型等温吸附适合描述吸附剂对Pb²⁺的吸附行为，且SiO₂对Pb²⁺的吸附符合二级动力学行为。     

黄腐酸基Cd2+离子印迹聚合物的吸附性能测试

以改性黄腐酸为功能单体,反相悬浮聚合法制备了Cd²⁺离子印迹聚合物,并研究其吸附性能。动力学模型表明,黄腐酸基Cd²⁺离子印迹聚合物对Cd²⁺的吸附符合准二级动力学吸附模型,相关系数达到0.9977;热力学研究发现,黄腐酸基Cd²⁺离子印迹聚合物吸附重金属离子的形式为单分子层表面吸附,与Langmuir等温吸附模型相符;竞争吸附实验显示,竞争离子Pb²⁺、Cr³⁺存在时,Cd²⁺/Pb²⁺、Cd²⁺/Cr³⁺的相对选择性系数分别为4.32、13.47,说明MFA-IIP对模板离子拥有较强的选择识别性能,竞争离子化合价不同,选择识别性更加显著。     

羧基化磁性Fe3O4复合材料的制备及其对水体中Pb2+的吸附研究

以采用共沉淀法制备的磁性Fe₃O₄为核,通过硅烷化及酰胺化反应,制备了羧基化磁性Fe₃O₄复合材料（Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH）,通过红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、磁强度计（VSM）和X射线衍射仪（XRD）等对复合材料的结构进行了表征,并对不同作用条件下Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺的效果及Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH的重复使用效能进行了研究。结果表明,具有Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH结构的复合材料已被成功被制备,且该材料仍然能够实现快速磁性分离;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的静态吸附动力学数据更符合准二阶动力学,吸附时间为100 min、pH=4.5、Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH用量为1.0 g/L时,Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的最大吸附容量为208.7 mg/g,且Langmuir方程更能描述该吸附等温过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附是吸热过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附量随时间延长先增加后趋于稳定,随pH值的增加先增加后减小;相比于一价阳离子,溶液中二价Ca²⁺、Mg²⁺的存在对吸附反应具有一定抑制作用;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺后可洗脱再生,连续重复使用6次后对Pb²⁺的去除率仍大于50 %。     

聚丙烯酸改性凹土对Pb2+、Ni2+和Cr3+的选择性吸附

通过凹土的表面功能化开发高性能低成本的吸附材料,采用溶液聚合法在其表面接枝聚丙烯酸,制备出聚丙烯酸/凹土吸附材料(PAA/ATP),系统考察了PAA/ATP对Pb²⁺、Ni²⁺和Cr³⁺三元混合体系的吸附性能。结果表明:PAA/ATP复合吸附材料的有机物接枝率为14.1%,其结构中出现聚丙烯酸的特征官能团;PAA/ATP吸附Pb²⁺的动力学符合拟二级动力学,即化学吸附是速率控制步骤,说明PAA/ATP对Pb²⁺的吸附是一个有化学作用的过程,吸附过程与Pb²⁺和吸附剂PAA/ATP表面官能团之间的电子转移或电子共用有关;PAA/ATP对Pb²⁺的吸附符合Langmuir吸附等温模型;PAA/ATP对Pb²⁺、Ni²⁺和Cr³⁺的竞争吸附能力依次为Pb²⁺ > Cr³⁺ > Ni²⁺,即对Pb²⁺具有较好的选择性吸附。     

层迭灵芝子实体及其制备炭吸附Cd2+的研究

以大型真菌层迭灵芝（Ganoderma lobatum）子实体及制备炭作为吸附材料用于吸附Cd²⁺,研究了吸附剂用量、初始pH值、反应时间、初始Cd²⁺质量浓度对吸附的影响。结果表明,当Cd²⁺质量浓度为10 mg/L时,层迭灵芝子实体及制备炭吸附Cd²⁺的最佳条件为吸附剂用量0.2 g,pH值为7,吸附时间为480 min,在此条件下Cd²⁺最大去除率分别为94.50%和92.75%。子实体对Cd²⁺的吸附速率显著高于制备炭,但子实体和制备炭吸附Cd²⁺的吸附能力之间无显著差异。采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型研究子实体和制备炭吸附Cd²⁺的过程,子实体对Cd²⁺的吸附过程符合Freundlich模型,而制备炭更符合Langmuir模型。吸附动力学研究表明子实体和制备炭对Cd²⁺的吸附过程均符合准二级动力学模型。     

Cu2+、Cd2+、Zn2+在高炉水淬渣上的竞争吸附特性

利用等温吸附法考察了高炉水淬渣对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺的单组分吸附和竞争吸附性能。结果表明,单一组分吸附时,金属离子吸附等温线属于“H”形等温线,吸附平衡符合Langmuir吸附等温模型,高炉水淬渣吸附的顺序为Cu²⁺ >Cd²⁺ >Zn²⁺,这与重金属离子电负性、水合离子半径及荷径比等有关。当加入竞争离子后,Cu²⁺的吸附等温线基本维持原来形状,且仍旧与Langmuir吸附等温模型比较相符,而Cd²⁺ 和Zn²⁺的吸附无法与现有等温吸附模型很好地拟合,等温线的形状由于竞争作用也与传统的等温线均不相同,同时各金属离子的吸附量都比单组分的吸附量降低了。吸附动力学过程先是一个快速阶段,然后进入慢速阶段。无论是单组分还是竞争条件下,伪二级动力学方程拟合结果较好,说明高炉水淬渣与Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺之间的吸附过程主要是以化学吸附为主。     

TOCNF与磁性羧甲基壳聚糖纳米粒子复合物的制备及吸附Pb2+的特性

水体中铅污染对环境及人的健康安全造成了极大的危害。本文将四甲基呱啶（TEMPO）氧化的纤维素纳米纤维（TEMPO-oxidized cellulose nanofibers,TOCNF）与磁性羧甲基壳聚糖纳米粒子（magnetic carboxymethyl chitosan nanoparticles,MCCN）交联复合制备一种经济高效且对环境无毒害的Pb²⁺吸附剂,对复合前后的材料进行结构表征。通过单因素实验研究pH、Pb²⁺初始浓度、吸附时间及温度对Pb²⁺吸附效率的影响,确定最优吸附条件后比较TOCNF/MCCN及TOCNF对Pb²⁺的吸附效果,研究复合材料对Pb²⁺的吸附特性。研究结果表明,Fe₃O₄成功被羧甲基壳聚糖纳米粒子包裹并与TOCNF交联复合,在最优吸附条件（pH=5,Pb²⁺初始浓度为100mg/L,吸附时间为240min,常温下进行实验）下,TOCNF/MCCN吸附Pb²⁺的饱和容量为193.5mg/g,比TOCNF高了近一倍。复合吸附剂吸附Pb²⁺的过程更符合准二级动力学方程,说明决定吸附速率的主要是化学吸附。等温吸附方程的相关系数R²表明,Langmuir方程能更好地拟合吸附过程,说明复合吸附剂对Pb²⁺的吸附主要是表面基团的单分子层吸附。通过线性方程的斜率计算得到的理论饱和吸附量为201.1mg/g,与实际值差3.8%,经过5次解吸再吸附的过程,吸附剂的吸附效率仅下降了13%,表明该吸附剂有良好的可再生性,具有很好的应用前景。     

木醋液改性羟基磷灰石对溶液中Cd2+的吸附特性

水体中存在Cd²⁺会危害人体健康,Cd²⁺污染的去除是一个需要解决的问题。以羟基磷灰石(HAP)和低成本的木醋液(WV)为原料,通过水浴搅拌制备了木醋液改性羟基磷灰石(WV-HAP),并将其应用于去除溶液中Cd²⁺的研究。利用XRD、FT-IR、SEM、BET对WV-HAP进行了表征,通过吸附试验探究溶液初始pH、初始离子浓度、接触时间和温度对WV-HAP对Cd²⁺吸附特性的影响。结果表明:在吸附剂添加量2 g/L、温度298 K、Cd²⁺初始浓度100 mg/L、pH=5、吸附时间4 h时,WV-HAP的平衡吸附容量为46.43 mg/g;WV-HAP对Cd²⁺的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型;热力学研究表明吸附过程是吸热的;通过对吸附Cd²⁺前后的WV-HAP进行表征,发现吸附机制主要是表面吸附、孔道吸附和离子交换。WV-HAP表现出优于HAP的对溶液中Cd²⁺的吸附能力,是一种潜在的Cd²⁺吸附材料。     

纳米羟基磷灰石绿色合成及其对Cd2+的吸附

以黑曲霉发酵液为基质实现了温和条件下纳米吸附剂羟基磷灰石(bHAP)的绿色合成。利用SEM-EDS、XRD、FTIR、TG-DTA等手段对bHAP进行表征分析，并考察其对水中Cd²⁺的吸附行为和机理。实验结果表明：黑曲霉发酵液辅助合成的bHAP呈圆形片状结构，分散性良好，颗粒尺寸小于200 nm,且含丰富的生物官能团。静态吸附实验证实，在pH=7、初始质量浓度为50 mg/L的Cd²⁺溶液中投加0.5 g/L的bHAP,吸附8 h后bHAP对Cd²⁺的饱和吸附容量达93.81 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Tempkin吸附等温模型。机理分析表明，黑曲霉辅助合成的bHAP对Cd²⁺的吸附去除是离子交换和表面络合共同作用的结果。     

Superior adsorption performance of graphitic carbon nitride nanosheets for both cationic and anionic heavy metals from wastewater

Water pollution caused by highly toxic Cd(II), Pb(II), and Cr(VI) is a serious problem. In the present work,a green and low-cost adsorbent of g-C_3N_4 nanosheets was developed with superior capacity for both cationic and anionic heavy metals. The adsorbent was easily fabricated through one-step calcination of guanidine hydrochloride with thickness less than 1.6 nm and specific surface area of 111.2 m~2·g~(-1). Kinetic and isotherm studies suggest that the adsorption is an endothermic chemisorption process, occurring on the energetically heterogeneous surface based on a hybrid mechanism of multilayer and monolayer adsorption. The tri-s-triazine units and surface N-containing groups of g-C_3N_4 nanosheets are proposed to be responsible for the adsorption process.Further study on pH demonstrates that electrostatic interaction plays an important role. The maximum adsorption capacity of Cd(II), Pb(II), and Cr(VI) on g-C_3N_4 nanosheets is 123.205 mg·g~(-1), 136.571 mg·g~(-1),and 684.451 mg·g~(-1), respectively. The better adsorption performance of the adsorbent than that of the recently reported nanomaterials and low-cost adsorbents proves its great application potential in the removal of heavy metal contaminants from wastewater. The present paper developed a promising adsorbent which will certainly find applications in wastewater treatment and also provides guiding significance in designing adsorption processes.     

硫掺杂ZnFe2O4/蒙脱石复合材料的铀酰吸附研究

为获得铀酰(UO2²⁺)吸附性能高的吸附剂,以蒙脱石(Montmorillonite,MMT)和铁酸盐(ZnFe₂O₄)为原材料与L-半胱氨酸通过水热反应制备了硫掺杂ZnFe₂O₄(S-ZnFe₂O₄)和ZnFe₂O₄/MMT(S-ZnFe₂O₄/MMT),采用XRD、FTIR和SEM对S-ZnFe₂O₄和S-ZnFe₂O₄/MMT进行了结构表征,研究了pH、接触时间和UO2²⁺初始质量浓度对UO2²⁺吸附效果的影响,结果表明:S-ZnFe₂O₄呈高分散的纳米颗粒状,并且均匀分布于蒙脱石片层结构表面;S-ZnFe₂O₄与蒙脱石复合后能明显提高其UO2²⁺吸附性能,最佳吸附pH为6.0;S-ZnFe₂O₄和S-ZnFe₂O₄/MMT复合材料对UO2²⁺的最大吸附量分别为51.44 mg/g和68.45 mg/g;吸附符合Langmuir等温吸附模型和伪二阶动力学模型,说明吸附过程属于表面单分子层化学吸附。     

改性果胶-Fe3O4磁性微球制备及对Pb 2+吸附性能

合成了一种琥珀酸酐改性果胶-四氧化三铁（Fe₃O₄）磁性微球吸附剂,分别采用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等手段对样品进行了表征,并研究了其吸附铅离子（Pb ²⁺）的性能。研究结果表明：成功制备了琥珀酸酐改性果胶-Fe₃O₄磁性微球,改性果胶包覆四氧化三铁几乎没有改变Fe₃O₄的尖晶石结构,其表面疏松多孔;改性果胶-Fe₃O₄磁性微球对铅离子的吸附符合准二级动力学方程、Langmuir等温吸附方程,吸附过程主要为化学吸附。最佳吸附条件：吸附时间为600 min,吸附温度为40 ℃,溶液pH为5,吸附剂添加量为20 mg,溶液中Pb ²⁺质量浓度为800 mg/L。改性果胶-Fe₃O₄磁性微球吸附剂用于脱除毛蚶子、扇贝酶解液中的Pb ²⁺,Pb ²⁺去除率分别为76.47%和80.34%,效果良好。     

改性镍铁渣吸附剂对Cr(VI)吸附性能的影响及机理分析

以镍铁渣为原料,加入硝酸和表面活性剂对其矿物相改性,制备改性镍铁渣吸附剂,考察表面活性剂种类、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)掺量、吸附剂掺量、溶液初始pH值、Cr(VI)浓度对Cr(VI)吸附效果的影响。结果表明:镍铁渣经改性后可制得结构疏松、比表面积高达180.6 m²/g的无定形SiO₂;改性镍铁渣对Cr(VI)的吸附率在10 min内可达到90%,吸附等温线符合Langmuir模型,最大理论吸附容量为42.55 mg/g,吸附动力学符合拟二级动力学模型。改性镍铁渣吸附剂对Cr(VI)的吸附机理主要是物理吸附和氧化还原,即吸附剂表面范德华力将HCrO ^-₄吸附至吸附剂表面,CTAB提供的电子对将Cr(VI)还原为Cr(III)。对镍铁渣改性获得的高比表面积无定形SiO₂不仅可以有效吸附净化Cr(VI),同时可以实现镍铁渣资源化利用,达到以废治污的目的,具有良好的环境效应和经济效益。     

Characterization and photocatalytic activity of transition-metal-supported surface bond-conjugated TiO2/SiO2

TM/TiO₂/SiO₂ photocatalysts were prepared by the photodeposition method using transition metal salts (TM=Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺ and Cu²⁺) as precursors and the surface bond-conjugated TiO₂/SiO₂ as supporter in N₂ atmosphere, and were characterized by XRD, XPS, UV-Vis diffuse reflection and zeta-potential. Their photocatalytic activities were evaluated using reactive brilliant red K-2G (K-2G) and cationic blue X-GRL (CBX) showing different adsorption behavior on the oxides. Fe, Cu supported TiO₂/SiO₂ can efficiently extend the light absorption to the visible region. XPS analysis verified that the introduction of transition metal lead to the changes of the electronic environmental of Ti cations and the zeta-potential of oxides. As a result, K-2G has higher adsorption on the modified TiO₂/SiO₂ than that on the baked one, while the adsorption of CBX has a little change on the both oxides. At the same time, for the photodegradation of K-2G, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺-modified catalysts show that their photoactivities are 3.3–2.2 times higher than the bare one. On the contrast, all transition-metal-supported catalysts have no significant activity improvement except that Fe/TiO₂/SiO₂ shows 1.68 times higher activity for the photodegradation of CBX. The results indicate that the photoactivity could be increased in photodegradation of dyes by changing the performances of adsorption to dyes and absorption to light of photocatalyst.     

TiO2-SiO2复合材料应用研究进展

无机材料TiO₂和SiO₂因稳定性好、无毒害等性能得到广泛关注和应用,TiO₂-SiO₂复合材料因TiO₂和SiO₂组分的协同作用,表现出更加优异的性能。综述TiO₂-SiO₂复合材料在药物缓释、光催化、吸附、抗菌等相关应用领域中的研究进展,以期为其后续研究提供参考。     

以硅藻土为原料制备铯吸附剂及其吸附性能初探

铯是一种极为重要的稀有碱金属资源,在光纤通信、催化、医疗以及能源等领域有着广泛的应用。中国青海、西藏等地的盐湖卤水中蕴藏着储量可观的铯资源有待开发,因此开展溶液中铯离子分离提取技术的研究意义重大。以无毒且价廉的硅藻土为硅源,以三嵌段聚合物P-123为模板剂,采用一步法合成了磷钼酸铵负载量为27%（质量分数）的磷钼酸铵/二氧化硅（AMP/SiO₂）复合吸附材料用于吸附铯离子（Cs⁺）。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（ICP-OES）等对合成的AMP/SiO₂进行了表征,并初步考察了AMP/SiO₂对水溶液中Cs⁺的吸附性能。研究结果表明,AMP较为均匀地分散在介孔二氧化硅的结构和孔道中,并且该复合材料有较大的比表面积（451.2 m²/g）和孔体积（0.95 cm³/g）。此外,该吸附剂对Cs⁺的吸附过程符合拟二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,Cs⁺平衡吸附容量可达63.45 mg/g。     

SiO2/还原氧化石墨烯复合材料的简易制备及对罗丹明B的吸附

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,氧化石墨烯（GO）为载体,在不添加任何还原剂的情况下,通过水热法简易制备SiO₂/还原氧化石墨烯（SiO₂/RGO）复合材料。采用TEM、FTIR、XRD、TG-DSC、N₂-吸附对复合材料的微观结构进行表征,分析表明：负载量为76.60%（质量分数）的SiO₂纳米颗粒均匀分散在RGO表面上,且部分以Si-O-C键进行配位;具有多级孔结构的SiO₂/RGO复合材料孔径主要分布在1~7nm,比表面积高达676m²/g。以罗丹明B为目标污染物,考察了pH、投入量、温度和接触时间等因素对复合材料吸附性能的影响,结果表明：在pH为2、35℃时,复合材料具有最佳的吸附效果,吸附量为127.8mg/g。动力学分析表明吸附过程符合准二级动力学模型,热力学参数揭示吸附过程为自发吸热过程。     

颗粒赤泥吸附剂对重金属离子的吸附性能研究

以氧化铝生产产生的工业固废——赤泥为原料,采用生石灰熟化后煅烧造粒方法,制备了颗粒状赤泥吸附材料。将制得的吸附材料用于水体中Cu2+、Pb2+、Cd2+的去除。研究了吸附时间、溶液pH值、吸附剂投加量对吸附效果的影响,在吸附作用时间、pH值、投加量相同的情况下,颗粒赤泥对3种金属离子的去除效果的大小顺序为Pb2+、Cd2+、Cu2+。颗粒赤泥吸附材料对3种金属离子的等温吸附规律可分别用Langmuir等温式、Langmuir等温式和Freundlich等温式较好地进行描述。颗粒赤泥吸附剂对3种重金属离子吸附饱和容量大,达平衡时间短,具较好的吸附性能。