碱激发高钙粉煤灰发泡地聚合物的制备及机理

为促进高钙粉煤灰高附加值利用,以粉煤灰为主要原料,采用水玻璃碱激发方式,获得具有优异力学性能的地聚合物,进而以过氧化氢为发泡剂,十二烷基磺酸钠(SDS)为稳泡剂,优化发泡工艺,制备多孔发泡地聚合物,并采用Image-Pro Plus图像软件对发泡截面孔径分布进行分析,利用XRD、FTIR和SEM-EDS对发泡地聚合物微观结构进行表征。结果表明：在液固比为0.50、碱当量为10%(质量分数)、水玻璃模数为1.50、H₂O₂掺量为3%(质量分数)、SDS掺量为0.3%(质量分数)和80℃发泡4 h条件下,标准养护制备的试块28 d抗压强度为1.78 MPa,表观密度为631 kg/m³。发泡地聚合物孔径小且分布均匀,密度较低。聚合产物为少量C-S-H凝胶和大量钙铝钠协同反应产生的N(C)-A-S-H凝胶,保证了发泡地聚合物的机械强度。     

钢渣对Ni2+与Cu2+的竞争吸附研究

将转炉钢渣磨碎筛分,从钢渣投加量、吸附时间、酸性条件等方面探究其对水溶液中Ni²⁺的吸附性能及吸附机理,并讨论Cu²⁺对钢渣吸附Ni²⁺的影响。研究结果表明,100 mL浓度为50 mg·L^-1的Ni²⁺溶液,用200目(0.074 mm)0.15 g的钢渣处理30 min,Ni²⁺的吸附率为99.88%。钢渣吸附Ni²⁺的过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型。钢渣吸附Cu²⁺与吸附Ni²⁺属于竞争吸附,且钢渣对Cu²⁺的吸附能力优于对Ni²⁺的吸附能力。钢渣吸附Ni²⁺的过程以化学吸附为主,伴随着物理吸附,且随着钢渣表层吸附位点的减少,钢渣对Ni²⁺的物理吸附作用会逐渐减弱。该研究对处理工业含Ni²⁺与Cu²⁺的废水具有一定的指导意义。     

交联淀粉负载氢氧化镁复合材料对Cu2+的吸附性能

以交联淀粉和MgSO₄·7H₂O为原料，NaOH为碱化剂，制备了交联淀粉负载氢氧化镁复合材料IStMg(OH)₂，采用FTIR、SEM、EDS、XRD对其进行了表征，并将其用于对模拟废水中Cu²⁺的吸附去除，考察了IStMg(OH)₂投加量、pH、Cu²⁺初始浓度等因素对ISt-Mg(OH)₂吸附Cu²⁺性能的影响。结果表明，当Cu²⁺质量浓度为20mg/L,pH=5.32,ISt-Mg(OH)₂投加量为300 mg/L，吸附温度为25 ℃时，Cu²⁺的去除率可达91.7%。吸附等温线拟合结果表明，ISt-Mg(OH)₂对水中Cu²⁺的吸附过程符合Langumir吸附模型，为单分子层吸附过程，在25 ℃时，拟合饱和吸附量为82.78 mg/g。吸附动力学数据拟合结果表明，吸附过程符合准二级动力学模型，属于...     

Fe3O4@HBP-NH2复合材料对水中重金属离子的选择性吸附

将Fe₃O₄@NH₂磁性粒子与端氨基超支化聚酰胺(HBP-NH₂)通过亲核加成反应，制备Fe₃O₄@HBP-NH₂复合材料，分析了Fe₃O₄@HBP-NH₂对模拟废水中Pb²⁺、Cd²⁺和Cu²⁺的吸附行为。研究结果表明，Fe₃O₄@HBP-NH₂复合材料已被成功制备，并且该材料仍然能够实现快速磁性分离。同时，吸附实验表明，当t=120 min、pH=4.5、T=55℃和Fe₃O₄@HBP-NH₂添加量为1.0 g/L时，Fe₃O₄@HBP-NH₂对Pb²⁺、Cd²⁺...     

PAN-H1.6Mn1.6O4锂离子筛膜的制备及在卤水中吸附性能

采用亲水的PAN为成膜材料,制备了掺杂H_1.6Mn_1.6O₄的PAN-H_1.6Mn_1.6O₄锂离子筛膜。通过SEM、Li⁺静态吸附实验、（NH₄）₂S₂O₈对锂的洗脱实验和卤水中吸附实验,研究了锂离子筛的添加量对PAN-H_1.6Mn_1.6O₄锂离子筛膜结构、Li⁺吸附-洗脱性能的影响。结果表明,PAN浓度为10%（质量）,H_1.6Mn_1.6O₄的添加量为50%（质量）时,PAN-H_1.6Mn_1.6O₄离子筛膜的吸附量为17.45 mg·g^-1,达到粉末状吸附量的88.0%。以（NH₄）₂S₂O₈为洗脱剂,当浓度为0.3 mol·L^-1、液固比为600:1、时间为12 h时,锂洗脱量为17.23 mg·g^-1,锰溶损率仅为1.14%。在含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的罗布泊老卤卤水中,锂离子筛膜对Li⁺有很高的选择性。在卤水中进行10次吸附与解吸循环,吸附量从11.64 mg·g^-1下降到10.94 mg·g^-1,吸附容量仅损失6.0%。总体结果表明亲水性载体对H_1.6Mn_1.6O₄吸附容量影响较小,温和的洗脱剂对锂离子筛膜的化学稳定性有利。     

CeO2多孔材料的制备及其吸附性能的研究

采用聚合物模板法制备CeO₂多孔材料，利用XRD、SEM及BET对样品的结构、形貌及织构特性进行表征，实验研究了pH、Cu²⁺的初始浓度、吸附剂用量和吸附时间等因素对其吸附性能的影响。结果表明制备的多孔材料为立方相CeO₂，且结晶良好；其对Cu²⁺吸附性能随吸附液pH的变化显著，pH=10.0时去除率可达到95.83%；随着初始Cu²⁺的浓度增大，Cu²⁺的去除率先增大后减小，最佳Cu²⁺浓度为30 mg/L；吸附剂用量为1.5 g/L可达到最高吸附值，累计吸附量约为0.50 mg/g；且80 min即可达到吸附脱附平衡。     

Cu2+和Co2+促进芬顿氧化处理垃圾渗滤液的研究

通过在传统芬顿体系中加入Cu²⁺、Co²⁺,研究Cu²⁺/Co²⁺/Fe²⁺/H₂O₂、Cu²⁺/Fe²⁺/H₂O₂、Co²⁺/Fe²⁺/H₂O₂和Fe²⁺/H₂O₂四种芬顿体系对垃圾渗滤液的处理效果,发现当初始pH分别为2、3、4、5、6时,各体系去除CODCr的效果排序为Cu²⁺/Co²⁺/Fe²⁺/H₂O₂>Cu²⁺/Fe²⁺/H₂O₂>Co²⁺/Fe^2...     

PEI改性的硅化磁性纳米吸附剂去除废水中Cu2+性能研究

以磁性纳米Fe₃O₄为基底材料,通过对其进行硅烷化包裹及聚乙烯亚胺(PEI)表面交联修饰,制备了一种复合磁性纳米吸附剂(PEI@SiO₂@Fe₃O₄)。考察了Cu²⁺初始浓度、pH值、吸附时间、温度对PEI@SiO₂@Fe₃O₄吸附Cu²⁺效果影响,构建了吸附动力学及吸附等温线模型,并考察了PEI@SiO₂@Fe₃O₄重复利用性能。结果表明,在25℃、pH=6.0、吸附反应20 min的条件下,PEI@SiO₂@Fe₃O₄对Cu²⁺具有最佳吸附效果,最大吸附容量为71.94 mg/g;吸附过程遵循准二级动力学模型及Langmuir吸附等温模型;PEI@SiO₂@Fe₃O     

H2O2改性稻杆作为Pb2+吸附剂的工艺优化

H₂O₂改性稻杆作为Pb²⁺吸附剂,具有改性工艺环保、简单、成本低,以及对Pb²⁺吸附率高等特点,是一种优良的改性剂。优化改性工艺,制备优良吸附性能的H₂O₂改性稻杆具有较强的实用价值。详细探讨了改性工艺的影响因素如pH值、H₂O₂用量、Fe²⁺/H₂O₂物质的量之比、改性温度、改性时间、稻杆颗粒度和稻杆用量等对改性效果的影响,在单因素实验的基础上,通过正交实验和对比实验对改性工艺进行了进一步优化。得出最适宜的改性工艺为：在100 mL的溶液中,不加FeSO₄的情况下,稻杆用量为3 g,改性pH值为8,H₂O₂用量为稻秆用量的30%,稻杆颗粒度为40目,改性温度为20℃,改性时间为4 h。用2 g H₂O₂改性稻秆处理100 mL 200 mg/L的Pb²⁺废水时,对Pb²⁺的吸附率为94.45%,吸附容量为9.445 mg/g,表明H₂O₂改性稻秆具有优良的吸附性能。     

TEPA负载复合氧化活性炭吸附烟气中的CO2性能

以商业煤基活性炭为原料,经低浓度氧气焙烧、H₂O₂氧化改性,并以四乙烯五胺（TEPA）浸渍,得到胺负载复合氧化活性炭,用于模拟烟道气[(15%(体积)CO₂+85%(体积)N₂）+10%(体积)H₂O]中CO₂吸附。低浓度氧气焙烧后,活性炭的最大比表面积和孔体积分别为1421.82 m²/g、0.83 cm³/g。经复合氧化改性后,活性炭的介孔体积增大,表面含氧官能团增加,使得TEPA负载复合氧化活性炭的CO₂吸附性能提高。焙烧时间为4 h,H₂O₂氧化、负载40%TEPA的样品COAC-4-40TEPA,在60℃时CO₂饱和吸附量最高为2.45 mmol/g,是TEPA负载未改性活性炭AC-40TEPA的2.02倍。经过十次吸附循环后,COAC-4-40TEPA的 CO₂饱和吸附量可维持在92.24%,而TEPA的浸出量仅有0.67%。失活模型研究表明,COAC-4-40TEPA的初始吸附速率常数是AC-40TEPA的1.64倍,且失活速率常数低于AC-40TEPA。     

粉煤灰基地质聚合物微球吸附水中铜（Ⅱ）的研究

以粉煤灰为原料,以氢氧化钾溶液为碱激发剂,将二者按照优化配比（氧化钾与氧化铝物质的量比为1.5、水与氧化钠物质的量比为18）混合均匀后,采用悬浮固化法制备粉煤灰基地质聚合物微球,将微球用于吸附含铜废水中的铜（Ⅱ）。通过X射线衍射（XRD）仪、比表面积与孔径分析仪、BT-99型水质分析仪对微球进行了表征,探究了吸附时间、微球用量、吸附温度、铜（Ⅱ）溶液pH、铜（Ⅱ）溶液质量浓度等因素对微球吸附铜（Ⅱ）的影响。结果表明,粉煤灰基地质聚合物微球较粉煤灰原料具有更大的孔径和比表面积,具有更好的对铜（Ⅱ）的吸附效果,在最优条件下[微球用量为0.20 g、溶液pH为5、铜（Ⅱ）初始质量浓度为100 mg/L、溶液体积为100 mL、吸附温度为40℃、吸附时间为24 h]微球对铜（Ⅱ）的吸附量为45.62 mg/g、去除率达到91.46%,吸附过程遵循准二级动力学方程。     

矿渣基轻质多孔地质聚合物的制备与孔结构研究

以矿渣微粉为主要原料,硅酸钠和氢氧化钠混合溶液为碱性激发剂,铝粉为发泡剂,制备地质聚合物基轻质多孔材料,系统研究了发泡剂、水灰比以及萘系减水剂对材料孔结构与物理性能的影响。结果表明,Al粉在碱性激发剂作用下快速反应生成H₂,促使地质聚合物浆体泡沫化形成多孔材料,且材料的干密度和抗压强度随Al粉掺量的增加迅速降低。当Al粉掺量超过0.40%(质量分数,下同),泡孔急剧增大,导致泡孔聚并,强度显著降低。提升水灰比可降低泡孔生长阻力,促使密度快速减小。但水灰比＞0.40后,浆体黏度和激发剂浓度显著降低,凝结时间延长,孔径增大,结构劣化,其最优水灰比为0.35。此外,萘系减水剂可有效调节多孔地质聚合物的孔结构,仅添加0.4%的萘系减水剂即可促使孔径分布均一,孔壁完整性提升,试样抗压强度提升。     

生物炭/地聚物复合膜的制备及其对四环素的去除

以碱木质素、偏高岭土、矿渣为原料,通过原位炭化同步自活化的方法制备了一种低成本、易回收、绿色无污染的生物炭/地聚物复合膜（BC/GM）用于催化H₂O₂产生?OH以降解水中的四环素。通过SEM、XRD、FTIR、XPS等一系列的表征手段分析了BC/GM的形貌结构和理化性质,并且探究了水玻璃模数、碱木质素溶液添加量、煅烧温度对BC/GM催化H₂O₂降解盐酸四环素效率的影响。结果表明,地聚物无机膜（GM）不仅充当了一种便于生物炭回收利用的多孔载体,防止生物质前体直接炭化结焦,而且有助于碱木质素前体在原位炭化过程中实现同步自活化;在水玻璃模数为1.2、碱木质素溶液添加量为0.2 mL、煅烧温度为600℃时,BC/GM催化H₂O₂降解盐酸四环素的去除率达到了92.55%,比纯生物炭作为催化剂时提升了近40%。BC/GM具有更高的比表面积和更丰富的含氧官能团,有助于催化H₂O₂产生?OH,从而实现盐酸四环素的高效降解。     

One-electron reducibility of isolated copper oxide on alumina for selective NO–CO reaction

The H₂-TPR (temperature-programmed reduction) study was performed for supported copper oxide catalysts with low loading (0.5 wt% as copper). Among the various kinds of support materials (γ-Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, SiO₂, ZSM-5), alumina-supported copper oxide indicated a one-electron reduction behavior of Cu²⁺ into Cu⁺ ions in the presence of H₂. The reduction of the isolated Cu²⁺ species in a tetragonally distorted octahedral symmetry into the low coordinated Cu⁺ ions was identified by means of X-ray absorption spectroscopy (XANES and EXAFS). The isolated Cu⁺ ions hosted by γ-Al₂O₃ surface were prevented from further reduction into metallic Cu⁰ state under reducing condition with H₂ at 773 K. Less dispersed supported copper oxide species were easily reduced to Cu⁰ metal particles with H₂ at 573 K regardless of the kinds of support materials. It is suggested that the one-electron redox behavior of the isolated copper oxide species over γ-Al₂O₃ promotes the catalytic reduction of NO with CO in the presence of oxygen on the basis of redox-type mechanism between Cu²⁺ and Cu⁺ in atomically dispersed state.     

A new insight in the unusual adsorption properties of Cu cations in Cu-ZSM-5 zeolite

ZSM-5 zeolites modified with Cu⁺ ions were prepared either by the high-temperature chemical reaction of hydrogen form with CuCl vapour or by the wet ion exchange with subsequent reduction of the modified samples in CO at 873 K. Adsorption of H₂, N₂ or C₂H₆ by Cu⁺ ions was studied by DRIFTS and by volumetric technique. The conclusions about the structure of adsorption complexes were supported by the DFT cluster quantum chemical calculations. The obtained results indicated that in addition to the previously reported strong adsorption of nitrogen, the univalent copper also unusually strongly adsorbs molecular hydrogen and ethane. Adsorption of hydrogen is the most amazing since the observed low-frequency shifts of the HH stretching vibrations were as high as about 1000 cm⁻¹. This is quite different from much weaker H₂ perturbation by Cu²⁺ cations. Adsorption of ethane by Cu⁺ ions also resulted in the low-frequency shifts of some of CH IR stretching bands up to 400 cm⁻¹. The DFT cluster modelling indicated that both adsorption of hydrogen and ethane could be explained by interaction with the isolated Cu⁺ ions localized at the sites of the ZSM-5 framework. Quantum chemical calculations indicated the important role in the bonding of adsorbed hydrogen and ethane of electron back donation from d_π-orbitals of Cu⁺ ions to the σ^*HH or CH orbitals. The overall yield of Cu⁺ sites of the strong H₂ or N₂ adsorption is about twice lower than the total copper content.     

氧化铈-二氧化硅介孔材料制备及对铜离子的吸附性能

采用共沉淀法和沉淀浸渍法制备了纳米氧化铈-二氧化硅（CeO₂-SiO₂）介孔材料吸附剂,主要考察了其对水中铜离子（Cu²⁺）的吸附行为。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮吸附（BET）等手段对合成的介孔材料进行了性能表征,并通过静态吸附实验分析了溶液pH、溶液初始金属离子质量浓度、吸附剂用量、吸附时间等条件对介孔材料吸附Cu²⁺性能的影响。结果表明：共沉淀法制备的纳米CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的去除效果较沉淀浸渍法要好;当溶液pH=7.0时CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的吸附效果最好,20 min时基本达到吸附平衡;溶液初始Cu²⁺浓度增大Cu²⁺去除率降低,Cu²⁺累计吸附量增大;随着吸附剂用量增加Cu²⁺去除率增大,当CeO₂-SiO₂吸附剂用量为0.15 g/L时对Cu²⁺的去除率趋于稳定;CeO₂-SiO₂吸附剂对不同金属离子吸附性能由大到小的顺序为Cu²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺,该吸附过程均符合准二级动力学模型。     

磁性印迹交联AA/AM接枝酯化氰乙基木薯淀粉微球的制备与吸附性能

以木薯淀粉为主要原料，通过醚化、酯化、接枝三步反应，合成了交联AA/AM接枝酯化氰乙基木薯淀粉。然后以Fe₃O₄为磁性核中心，在反相乳液中制得磁性复合改性淀粉微球；进一步以Cu²⁺为模板离子，经表面印迹修饰得到一种对Cu²⁺具有选择吸附性的磁性印迹交联AA/AM接枝酯化氰乙基木薯淀粉衍生物微球(Cu-IIPs)。Cu-IIPs粒径分布均匀，平均粒径为15.60μm，对Cu²⁺的吸附率可达98.18%。采用红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、振动样品磁强计和综合热分析仪对Cu-IIPs的结构进行了表征。通过量子化学计算，对优化结构的Cu-IIPs的前线轨道、电子密度分布以及Fukui指数进行分析，研究了Cu-IIPs的吸附机理，说明Cu-IIPs能够与Cu²⁺形成稳定的配合物，确定了可能的吸附活性位点。通过分子前线轨道理论和电荷分布解释了吸附剂与Cu²⁺发生吸附时的电子转移机制。