Cu~(2+)印迹壳聚糖/聚乙烯醇膜的制备及其吸附性能研究

基于壳聚糖对金属离子的螯合机理,同时采用离子印迹法和共混法改性壳聚糖膜,制备了Cu~(2+)印迹壳聚糖/聚乙烯醇膜(CS(Cu~(2+))/PVA),并研究了其对Cu~(2+)的吸附性能。利用SEM、 FT-IR对其进行表征,并探讨了各因素对吸附效果的影响,结果表明:当PVA添加量为7.5%, Cu~(~(2+))初始浓度为100 mg·L-1,吸附剂添加量为0.01 g, pH=5.00时, CS(Cu~(2+))/PVA对Cu~(2+)的吸附量最大,为182.1 mg·g-1,是壳聚糖膜(CS)吸附量的1.9倍。吸附在90 min内达到平衡,吸附等温线既符合Langmuir模型,也符合Freundlich模型。吸附动力学符合拟二阶动力学模型。3次循环使用后,吸附量仍可达到102.7 mg·g~(-1)。在有Pb~(2+)存在的混合溶液中,其对Cu~(2+)的吸附量为150.39 mg·g-1,是对Pb~(2+)吸附量(22.14 mg·g-1)的7倍,表现出优异的吸附选择性。     

Cu~(2+)印迹壳聚糖/Al_2O_3的制备及动态吸附性能

以表面接枝和表面印迹技术为基础,采用正硅酸乙酯改性的Al2O3为载体,壳聚糖为功能单体,制备了一种新型Cu2+印迹壳聚糖/Al2O3复合材料(IIP/Al2O3),以傅里叶变换红外表征了IIP/Al2O3,发现Cu2+印迹壳聚糖被有效接枝到Al2O3表面。考察填充柱入口Cu2+质量浓度、柱高、流速和pH值对IIP/Al2O3柱动态吸附性能的影响,研究动态吸附模型,结果表明:当填充柱入口Cu2+质量浓度为100 mg/L、柱高为37.25 mm、流速为1.0 mL/min和pH值为5时,IIP/Al2O3柱穿透吸附量和平衡吸附量分别为4.03和15.68 mg/g,吸附平衡时间为215 min,穿透时间为31 min,吸附行为符合Thomas模型,理论平衡吸附量为15.76 mg/g,Thomas常数为0.342 9×10-3L/(mg·min)。研究IIP/Al2O3柱的选择性分离特性和稳定性,发现IIP/Al2O3柱对Cu2+吸附率远高于竞争离子Ni2+和Zn2+,经5次吸附-洗脱后,穿透吸附量及平衡吸附量仅分别下降5.2%和3.0%。     

壳聚糖/聚丙烯酸水凝胶的制备及对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附

以丙烯酸(AA)和壳聚糖(CS)为原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,利用辉光放电电解等离子体(GDEP)技术在水溶液中一步引发制备了壳聚糖/聚丙烯酸(CS/PAA)水凝胶。采用FTIR、XRD和SEM对水凝胶的结构和形貌进行了表征,考察了溶液p H、吸附时间和初始质量浓度对Cu~(2+)和Cd~(2+)吸附的影响,探讨了水凝胶的重复利用性。结果表明:AA成功接枝到了CS链上,形成了具有多孔三维网络结构的CS/PAA水凝胶;该水凝胶对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温式;在最佳吸附p H下(p H=4.3),吸附120 min,CS/PAA水凝胶对Cu~(2+)和Cd~(2+)的最大实际吸附量分别为151.2和298.8 mg/g;该水凝胶在0.015mol/L乙二胺四乙酸四钠(EDTA-4Na)溶液中吸附解吸4次后,吸附量变化不大,说明CS/PAA水凝胶具有优异的再生和重复利用性。     

壳聚糖/P(SSS-HEMA-AA)水凝胶的制备及对Cu~(2+)吸附性能研究

以壳聚糖(CS)为原料,对苯乙烯磺酸钠(SSS),甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),丙烯酸(AA)为共聚单体,过二硫酸钾(KPS)为引发剂,戊二醛为交联剂,在水溶液中生成壳聚糖/P(SSS-HEMA-AA)水凝胶。分别考察了SSS用量对Cu~(2+)的吸附能力和戊二醛用量对吸水膨胀率的影响。结果表明:制得的水凝胶为三维交联网状结构,水凝胶对Cu~(2+)的吸附能力随SSS用量的增加而增强,吸水膨胀率随戊二醛用量增加而减小。     

微波法羧甲基壳聚糖制备及其对Cu~(2+)吸附性能的研究

在微波辐射下,以壳聚糖为原料,研究了碱用量、氯乙酸用量、反应温度和微波加热时间四个因素对羧甲基壳聚糖制备的影响。并将其用于对废水中Cu2+的吸附,考察了不同pH,羧甲基壳聚糖的用量,振荡时间及溶液中Cu2+初始浓度对吸附性能的影响。结果表明最佳合成羧甲基壳聚糖的工艺条件为1.0g壳聚糖,6.0mL30%氢氧化钠溶液,1.4g氯乙酸,反应θ为50℃,微波加热t为20 min。当溶液pH为5.45,羧甲基壳聚糖投加量为0.03 g,振荡t为1.5 h,Cu2+初始质量浓度为300 mg/L时,在此条件下羧甲基壳聚糖对Cu2+溶液的吸附量为177.83mg/g。     

Cu~(2+)印迹交联壳聚糖微球制备及其对水中Cu~(2+)的吸附研究

研究利用离子印迹技术,以壳聚糖为基材、环氧氯丙烷为交联剂制得Cu~(2+)印迹交联壳聚糖树脂微球,并用于水中Cu~(2+)的吸附。结果表明,正交实验确定优化的制备条件:壳聚糖质量分数4%、Cu~(2+)印迹量500 mg/L、交联剂1m L。单因素实验确定的吸附条件:p H为5.0、温度25℃时,此时吸附容量可达到95.0 mg/g,显示良好的Cu~(2+)吸附能力。对Cu~(2+)的吸附过程符合准2级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型,以表面反应过程控制的化学吸附为主,为放热、自发过程;当Zn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)分别与Cu~(2+)共存时,印迹微球对Cu~(2+)的选择吸附系数最大,达到28.7以上,离子选择性极高;经过5次循环实验后,对Cu~(2+)的吸附率仍达到96.8%,材料的重复利用性和稳定性好。     

壳聚糖/Y分子筛复合材料的制备及其对Cu~(2+)吸附研究

在微波辐射下制备了壳聚糖/Y分子筛复合材料(CTS/Y),考察了其对Cu2+吸附性能。结果表明:Y分子筛质量分数为6%时CTS/Y对Cu2+吸附量最大;随交联剂用量增大,树脂吸附量先增加后降低;溶液pH为5.2时对Cu2+吸附量最大。动力学研究表明吸附过程符合准二级动力学模型。     

磁性石墨烯泡沫的制备及对Cu~(2+)的吸附性能

以氧化石墨烯(GO)为前驱体,采用溶剂热法制备了磁性石墨烯泡沫(MGF)复合物(Fe3O4/GF)。用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)及振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征。测定了不同Cu~(2+)初始质量浓度、反应时间和温度下复合物对水溶液中Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:Fe_3O_4成功复合到了石墨烯上且为三维泡沫结构;复合物对Cu~(2+)吸附量可达49.20 mg/g;吸附过程符合准二级动力学模型。磁性复合物可以借助外部磁场实现快速磁分离。     

壳聚糖负载膨润土吸附Cu~(2+)的研究

以钠基膨润土为原料,利用脱乙酰度90%、浓度为0.5%的壳聚糖溶液对其进行改性,制备了壳聚糖负载膨润土,并应用于含Cu2+模拟废水的处理。确定了最佳实验条件:负载土的投加量15 g/L、pH值为8、离心时间为10 min,在此条件下对Cu2+的去除率达到96.50%。并对负载土的吸附行为和性能进行了研究。     

氧化石墨烯-壳聚糖复合材料对Cu~(2+)吸附性能的研究

通过将氧化石墨烯(GO)分散液和壳聚糖(CS)酸溶液进行复合制备得到一种氧化石墨烯-壳聚糖复合吸附剂,研究了溶液pH、吸附时间、吸附剂用量、含铜废水初始浓度对废水中Cu~(~(2+))的吸附性能的影响,确定了复合吸附剂对Cu~(~(2+))的最佳吸附条件。结果表明,复合材料在溶液pH=5.0,吸附时间(振荡)80min,吸附剂用量25g,含铜废水初始质量浓度10mg/L时,复合吸附剂对Cu~(~(2+))的吸附效果最佳,去除率为87.5%,对低浓度含铜废水有较好的处理效果。     

Cu~(2+)印迹磁性壳聚糖微球的表征及吸附性能

以磁性Fe_3O_4为磁核,Cu~(2+)为模板离子,壳聚糖为功能单体,制备了Cu~(2+)印迹磁性壳聚糖微球(MIPs)。采用透射电镜、红外光谱分析、振动样品磁强计和X射线衍射仪对MIPs进行表征。结果表明,MIPs具有三维网状的多孔结构,并且Fe_3O_4被壳聚糖包埋且分布均匀。同时通过振动样品磁强计测得其饱和磁化强度为10.8 emu×g~(-1),具有一定的磁性能。采用静态吸附法研究了MIPs对Cu~(2+)的吸附。结果表明,最佳吸附p H值为5;吸附3 h达到吸附平衡;MIPs对Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学方程。并对MIPs的选择识别能力进行了评价,结果表明:MIPs对Zn~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)的相对选择性系数K'分别为2.07、2.59、3.44,对Cu~(2+)具有较高的选择识别性能。并且,MIPs再生-重复使用10次吸附容量没有明显的降低。     

乙二胺改性磁性壳聚糖微球制备及其对Cu~(2+)和Pb~(2+)吸附

以(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O、NH4Fe(SO4)2.12H2O和壳聚糖为原料,经羟丙基化、氨基化,采用一步包埋法制备了一种新型的多氨基化磁性壳聚糖微球。并通过正交实验确定了改性磁性微球的最佳制备条件,即搅拌速度1200 r/min,壳聚糖用量3.0g,环氧氯丙烷用量5.0mL,乙二胺用量2.5mL。用荧光显微镜对其结构及形貌进行了观察。结果表明,Fe3O4磁性粒子已包埋了一层氨基化壳聚糖。改性磁性微球氨基含量为3.60mmol/g;呈较规则的球形,平均粒径为211.6nm。讨论在最佳条件下制备的壳聚糖微球对污水中Cu2+和Pb2+的吸附能力。     

SiO_2硫化改性及对Cu~(2+)的吸附性能

以自制SiO_2为基底材料,用甲醇钠活化SiO_2表面羟基基团,在CS2、镁盐体系中合成了接枝-CSS-基团的改性SiO_2,研究对Cu~(2+)的吸附性能。结果表明,改性后的SiO_2在红外谱图在1 525 cm-1处显示有C-S的变形振动,热失量分析改性后的SiO_2总质量损失比未改性的多4个百分点,DTG曲线在450℃多了1个羟基接枝改性的放热峰,且扫描电镜图像显示改性SiO_2的分散性较好。优化的吸附条件为溶液温度55℃、溶液p H为7、吸附平衡时间为45 min、吸附溶液的Cu~(2+)初始质量浓度为50 mg/L,在此条件下,改性SiO_2对Cu~(2+)吸附容量为99.05 mg/g。改性SiO_2对Cu~(2+)的吸附行为符合Langmuir等温方程,吸附过程符合准2级动力学方程。     

固定化Cu~(2+)螯合亲和膜的制备及其吸附研究

以尼龙66为基膜,环氧氯丙烷为活化剂,壳聚糖为交联剂,亚胺基二乙酸为螯合剂,Cu~(2+)为配位基,制备了固定化Cu~(2+)螯合亲和膜。讨论了该膜对牛血清蛋白(BSA)的吸附机理;研究了BSA溶液初始浓度、pH值和吸附时间对亲和膜吸附量的影响,采用SEM对其表面形貌进行表征。结果表明:较高的BSA初始浓度和pH值,较长的吸附时间均有利于膜对BSA的吸附;Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型可用于该膜对BSA的吸附相关性。     

壳聚糖吸附Cu~(2+)的动力学和热力学研究

实验选用壳聚糖为原料,研究壳聚糖对Cu~(2+)的吸附条件,探讨pH值,壳聚糖投加量,温度,吸附时间等因素对壳聚糖吸附性能的影响,并在不同吸附时间和不同温度下,从动力学和热力学两方面对其吸附性能进行探讨。结果表明,pH 4.0~5.0的条件下壳聚糖对Cu~(2+)的吸附能力最强;随着壳聚糖添加量的增加,其对Cu~(2+)的吸附能力逐渐增强,最佳用量均为4 000 mg/L;随着温度的增加,壳聚糖对Cu~(2+)的吸附能力逐渐增强,不同温度下的ΔG均小于零,且温度越高,ΔG越小,ΔH大于零。随着吸附时间延长,初始阶段吸附速率较快,此后趋于平衡,吸附动力学行为符合拟二级速率模型。     

玉米穗状氧化锌的制备及其对Cu~(2+)的吸附性能

以二水合醋酸锌和浓氨水为原料,以海藻酸钠为表面活性剂,采用水热法制备纳米ZnO材料。透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)研究表明,ZnO形貌为玉米穗状,宽度约为70nm,晶型为六方纤锌矿结构。以原子吸收光谱为检测手段,研究了纳米ZnO材料对Cu(Ⅱ)的吸附行为,结果表明,在pH值为6.8时,纳米ZnO材料对Cu(Ⅱ)的饱和吸附量为16.1mg/g,吸附过程具有Langmiur等温吸附特征。     

玉米穗状氧化锌的制备及其对Cu~(2+)的吸附性能

以二水合醋酸锌和浓氨水为原料,以海藻酸钠为表面活性剂,采用水热法制备纳米ZnO材料。透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)研究表明,ZnO形貌为玉米穗状,宽度约为70nm,晶型为六方纤锌矿结构。以原子吸收光谱为检测手段,研究了纳米ZnO材料对Cu(Ⅱ)的吸附行为,结果表明,在pH值为6.8时,纳米ZnO材料对Cu(Ⅱ)的饱和吸附量为16.1mg/g,吸附过程具有Langmiur等温吸附特征。     

花生壳活性炭对Cu~(2+)的吸附性能研究

以花生壳为原料,磷酸为活化剂制备花生壳活性炭,采用高分辨电子扫描电镜(SEM)对花生壳活性炭进行了表征。从热力学和动力学的角度,研究了花生壳活性炭对Cu2+的吸附行为。热力学研究表明:花生壳活性炭对Cu2+的吸附符合Langmuir等温吸附方程,该吸附是自发吸热过程。动力学研究表明:花生壳活性炭对Cu2+的吸附符合二级反应动力学方程反应特征,颗粒内扩散为主要控速步骤。     

粉煤灰基地质聚合物制备及其对Cu~(2+)的吸附性能

为探讨地质聚合物的制备条件对其孔隙结构和吸附性能的影响,以粉煤灰为原料、水玻璃为碱激发剂,分别改变水玻璃模数、液固比、养护温度、养护时间制备地质聚合物,改变溶液的pH值、地质聚合物加入量、吸附时间、Cu~(2+)初始浓度进行Cu~(2+)吸附试验,采用N_2吸附法测量粉煤灰基地质聚合物的孔隙结构,并采用分光光度法分析粉煤灰基地质聚合物对Cu~(2+)的吸附效果。结果表明:不同条件下制备的地质聚合物,孔径主要分布在1~3 nm和70~110 nm;当液固比为0.9、养护温度80℃、养护时间3 d、水玻璃模数为1.4时,制备的地质聚合物比表面积最大,Cu~(2+)吸附量达46.3 mg/g;液固比为1.1时,地质聚合物中1.5~6.0 nm孔含量最高,Cu~(2+)吸附量为43.1 mg/g,养护温度对吸附效果的影响不大;随着养护时间的增加,地质聚合物对Cu~(2+)吸附量增加;地质聚合物对Cu~(2+)的单位吸附量与地质聚合物的比表面积有关,比表面积越大,吸附量越大。在Cu~(2+)溶液pH4的情况下,地质聚合物对铜离子的单位吸附量随p H值的降低而减少,其吸附等温线符合Freundlich吸附方程。     

含氮活性炭对Cu~(2+)的吸附性能研究

采用未改性的和氨化处理后的活性炭进行Cu2+的吸附平衡实验。考察了溶液p H、吸附温度对两种活性炭的吸附性能的影响。分别采用伪一次方动力学方程、伪二次方动力学方程考察了活性炭的吸附动力学行为。结果表明:经过氨化处理的活性炭能显著提高活性炭对Cu2+的吸附性能,这可能是由于活性炭表面的含氮官能团提高了活性炭的碱性造成的。