天然水凝胶材料在水体中重金属离子处理的研究进展

水凝胶材料由于其良好的金属离子吸附性能,从而在废水处理和环境保护等领域起到了重要作用。本文综述了天然水凝胶材料的开发及其在水处理(重金属离子去除方面)应用上的研究进展。详细讨论了天然水凝胶类型及其不同结构对重金属离子处理性能的影响。最后,对废水处理的水凝胶材料进行了展望。     

淀粉基水凝胶St/CMC-g-PAA对Cu2+的吸附性能研究

以玉米淀粉（St）、羧甲基纤维素钠（CMC）为原料,丙烯酸（AA）为接枝单体,通过接枝和交联反应合成了淀粉基水凝胶St/CMC-g-PAA。考察了投药量、pH、Cu²⁺初始浓度（ρ₀）、吸附时间对吸附效果的影响。结果表明,当ρ₀=40 mg/L,投药量为300 mg/L,pH=5.2时,Cu²⁺的去除率可达92.7%。实验数据拟合结果表明,水凝胶对Cu²⁺的吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二级动力学模型,属于单分子层的化学吸附过程。在25 ~oC时,水凝胶对Cu²⁺的饱和吸附容量q_m=142.86 mg/g。水凝胶再生性能较好,经过4次吸附-脱附循环后,Cu²⁺去除率仍可达到82.1%。     

碱性染料分子结构对水凝胶吸附的影响

研究碱性染料分子结构对水凝胶吸附的影响,考察了不同吸附条件,包括染料浓度、吸附时间及溶液温度等条件对水凝胶吸附效果的影响。实验结果表明,当孔雀绿和结晶紫的初始浓度分别为80 mg/L时,吸附容量分别达到100.3和192.6 mg/g。在实验浓度下,吸附过程可符合Langmuir和Freundlich等温线。动力学研究表明,实验数据符合准二级扩散模型。对于碱性染料孔雀绿和结晶紫来说,在318 K时,吸附容量达到最大值。     

坡缕石/聚乙二醇/丙烯酸水凝胶的表征及其对阳离子染料的吸附性能

采用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对辉光放电电解等离子体引发制备的坡缕石/聚乙二醇/丙烯酸(PGS/PEG/AA)水凝胶的结构和形貌进行了表征.研究了其对阳离子型染料亚甲基蓝、结晶紫、孔雀石绿和罗丹明B的吸附行为,考察了pH值、吸附时间对吸附性能的影响,同时探讨了可能的吸附机理.结果表明,PGS、PEG和AA发生接枝共聚形成水凝胶,组分间相容性好,表面呈现褶皱和深浅不均匀的孔洞;吸附的最佳pH值为6.2左右,吸附时间为3h,吸附动力学符合准二级模型,阳离子染料在PGS/PEG/AA上的吸附是由离子交换、氢键、范德华力等共同作用的物理化学过程.     

用于吸附重金属的水凝胶专利分析

水凝胶作为一种价格便宜、吸收能力优良的载体和吸收材料,表面存在一定量的离子基团,在重金属离子吸附处理领域具有光明的前景。本文对吸附重金属用水凝胶领域公开的专利进行了分类分析,吸附重金属用水凝胶按基体主要分为合成高分子类水凝胶、天然高分子及其衍生物水凝胶及其他种类水凝胶三大类,介绍了不同基体材料的吸附重金属用水凝胶的性能与特点,以期为重金属吸附领域提供有意义的参考。     

双网络水凝胶的研究进展

双网络水凝胶在保持高吸水性等性能的基础上改善了传统水凝胶机械性能差、不稳定等缺点.重点介绍了双网络水凝胶及其在组织工程、伤口敷料、离子吸附、农林业等方面的应用.当在组织工程、导电和伤口敷料等医学领域应用时,水凝胶的生物相容性及力学性能成为研究重点;当应用在林业和吸附染料、离子方面时,水凝胶的溶胀性能较为重要.     

新型聚合物网络水凝胶制备及其吸附性能研究

为同步吸附复合污水中的重金属离子及含酚化合物,利用半胱氨酸接枝改性β-环糊精(β-CD)得到巯基接枝β-环糊精(β-CD-Cys),氧化偶合反应巯基得到二硫键交联型新型聚合物网络水凝胶。通过红外光谱(IR)、核磁共振谱(~1H NMR)结合扫描电镜(SEM)表征其中间及最终产物,考察新型水凝胶热稳定性能和溶胀性能,并测试其分子-离子同步识别性能。结果表明,设计的反应路线合理,成功制得新型聚合物网络水凝胶,该新型水凝胶具有良好的热稳定性、溶胀性。同步去除重金属离子和含酚污染物的性能较优,对Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)、Zn~(2+)和苯酚的最大吸附量分别为172.16、465.56、65.98、187.55、46.55mg×g~(-1)。新型聚合物网络水凝胶对重金属离子及苯酚的吸附符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附等温线。     

互穿网络聚合物水凝胶的制备及其吸附研究进展

互穿网络聚合物(IPN)水凝胶在分离技术领域具有广泛的应用前景,这些年受到人们广泛关注.本文介绍了聚多糖基(壳聚糖、海藻酸、淀粉和其他聚多糖)、蛋白质基(明胶、胶原蛋白、丝纤蛋白和大豆蛋白)和合成聚合物基(非离子型和离子型)IPN水凝胶的制备方法,主要包括同步-IPN、分步-IPN和半-IPN的制备方法.为了提高聚合物水凝胶的生物相容性、溶胀率和机械强度,采用天然高分子与合成高分子共混制备IPN水凝胶.与单网络水凝胶相比,IPN水凝胶对染料和重金属离子的吸附速率快、吸附容量大.为了达到选择性吸附和提高水凝胶的比表面积,制备离子印迹IPN水凝胶和多孔IPN复合冷冻凝胶,是未来研究高效吸附IPN水凝胶的发展方向之一.     

重金属螯合吸附材料的研究进展

重金属的污染问题一直是环保领域的研究重点.本文综述了高分子螯合吸附材料以及重金属螯合吸附材料的研究动态,分析了天然高分子螯合材料、合成高分子螯合材料、以N、S、O基团为代表的重金属螯合吸附材料的国内外研究现状及存在的问题,对下一步重金属螯合吸附材料的研究方向做了一些设想.     

废水中重金属离子吸附材料的研究进展

自然界中的重金属离子会在生物体中富集和迁移,不会被降解,对人体和环境构成了严重危害.因操作方便、选择性高等优点,吸附法处理重金属离子的应用非常广泛,吸附材料是目前的研究热点.本文综述了天然高分子吸附材料、多孔吸附材料、生物吸附材料等新型吸附材料的研究进展,对其发展前景和研究方向做了展望.     

Poly (Acrylate -Acrylic acid-co-Maleic acid) hydrogel: A Cost Effective and Efficient Method for Removal of Metal Ions from Water

Noncompetitive adsorption of Zn (II) and Cd(II) from aqueous solution was carried out using Poly(Acrylate-Acrylic acid)(PAA) and Poly(Acrylate -Acrylic acid-co-Maleic acid)(PAAAM) hydrogels as adsorbents. Adsorption capacity was affected by the adsorbate concentration, temperature, and time and was investigated in detail. Results showed a decrease in adsorption with increase in the temperature whereas a steady increase followed by an equilibrium state (within 60 min.) was observed with time. The maximum adsorption capacity obtained for Zn²⁺ and Cd²⁺ were 227.89 and 369.51 mg/g, respectively. Even though the isotherms could be explained both with Langmuir and Freundlich, the present result was better explained by the Freundlich isotherm. This points to the fact that the hydrogel surface is heterogeneous and the adsorption occurred is a multilayered one. Adsorption was well modeled by the pseudo-second-order kinetic model. All metal ions used in the studies were successfully desorbed using 0.1 N HCl and the regeneration of hydrogel took place even after four cycles without any loss in its adsorption capacity.     

碳酸钙改性硅藻土的制备及其吸附性能研究

利用天然硅藻土为原料成功制备出具有高效吸附性能的碳酸钙改性硅藻土。通过扫描电子显微镜以及比表面测试仪对改性硅藻土进行了表征,研究确定了最佳的改性条件。在静态条件下,研究了改性硅藻土对重金属离子Pb2＋、Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋的吸附效果,同时以Pb2＋为例探讨了吸附条件对吸附效果的影响。     

改性沸石对废水中Cu2+、Cr3+的去除作用研究

用Na OH碱熔-水热法处理得到的改性斜发沸石作为吸附交换剂,对模拟废水中以Cu2+、Cr3+为代表的重金属离子进行吸附处理。研究了不同吸附时间、投加量以及初始浓度条件下,改性斜发沸石对Cu2+、Cr3+的去除效果。实验结果表明:改性沸石与水样中Cu2+、Cr3+的质量比分别为18.75∶1、13.33∶1时,对Cu2+、Cr3+的去除率分别达88.0%、87.4%,且为快速吸附平衡过程。此外,用Na Cl溶液和Na Cl溶液加氨水对吸附Cu2+饱和的改性沸石进行再生实验,再生率较高,改性斜发沸石可以多次重复利用。     

壳聚糖对痕量重金属Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)吸附作用的研究

研究了壳聚糖对Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)两种离子的吸附作用,探讨了外界因素pH、吸附时间和壳聚糖用量对吸附的影响,并确定最佳的吸附条件。     

腐植酸对Pb~(2+)、Ni~(2+)、Cr~(6+)吸附性能的研究

研究了不溶性腐植酸对废水中重金属离子Pb2+、Ni2+、Cr6+的吸附性能及其影响因素,通过对反应接触时间、pH、初始浓度等影响因子的实验比较,确定了最佳反应条件,并分别以Frendlich方程和Langmuir方程拟合了不溶性腐植酸对以上3种离子的吸附等温线。结果显示,腐植酸对Pb2+、Ni2+的吸附等温线符合Frendlich方程,属于Frendlich吸附,而对Cr6+的吸附等温线符合Langmuir方程,属于Langmuir吸附。此外,通过实验证明重金属在不溶性腐植酸上的吸附主要以物理吸附为主。不溶性腐植酸对重金属离子具有强烈的吸附作用且吸附率稳定,可广泛用于去除污水中的重金属离子。     

羧甲基魔芋葡甘聚糖的制备及应用

以异丙醇为分散剂,在碱性介质中一氯乙酸(MCA)和魔芋葡甘聚糖(KGM)反应制备了系列羧甲基魔芋葡甘聚糖(CMKGM)。研究了反应时间、反应温度、MCA和NaOH用量等因素对取代度及反应率的影响,优化反应条件为:n(KGM)∶n(MCA)∶n(NaOH)=1∶1∶2,反应温度为50℃,反应时间为4 h,反应率可达90%;将制得的CMKGM用环氧氯丙烷交联,并将其用于吸附水溶液中的Pb2+。结果表明,交联羧甲基魔芋葡甘聚糖能有效吸附水中的Pb2+,当取代度(DS)为0.568,Pb2+起始质量浓度为300 mg/L时,吸附容量为29.19 mg/g,去除率仍高达97.3%。     

壳聚糖对痕量重金属离子铅、铬、镍的吸附研究

本文研究了重金属捕集剂壳聚糖对痕量重金属Pb2 、Cr3 、Ni2 离子的吸附作用。实验结果表明,壳聚糖对痕量重金属的吸附率与壳聚糖的用量、pH值、吸附时间、壳聚糖的脱乙酰度有关。在常温下,0.2 g的脱乙酰度为80%的CS在pH=7时,对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)的吸附率分别为94.2%,54.3%,90.6%。     

重金属离子吸附材料的研究进展

综述了以无机吸附材料（碳质类、矿物类和金属氧化类）、高分子吸附材料（人工合成高分子材料和天然高分子材料）和复合型吸附材料（有机/有机型、有机/无机型和无机/无机型）为代表的重金属离子吸附材料的结构特征和吸附性能。重点介绍了离子选择性吸附材料（螯合型吸附材料和离子印迹型吸附材料）和可降解生物质基离子吸附材料（纤维素、壳聚糖、木质素和农林废弃物）等新型重金属离子吸附材料的研究进展,同时展望了重金属离子吸附材料的发展方向。