新型磁性吸附材料的合成及表征

水中重金属的脱除是污水处理中的重要内容。吸附法是一种除去水中重金属污染的简单高效的方法。磁性吸附剂具有成本低、无二次污染、吸附率高、便于分离和再生等特点,在污水处理上有着重要的应用前景。本文采用溶剂热法制备磁性Fe_3O_4纳米粒子,考察了外部条件对磁性Fe_3O_4纳米粒子生成的影响,确定了制备磁性Fe_3O_4纳米粒子的最佳条件。制备了Fe_3O_4@SiO_2复合微球,通过将壳聚糖键合到颗粒表面并接枝三乙烯四胺改性,得到氨基修饰的磁性Fe_3O_4纳米粒子。     

高磁含量PLA/Fe_3O_4复合微球的制备及表征

采用超声乳化和挥发溶剂的物理方法,合成了具有高磁含量聚乳酸/四氧化三铁(PLA/Fe_3O_4)复合微球。系统考察了PLA/Fe_3O_4复合微球的质量分数、Fe_3O_4与PLA的质量比及超生乳化时间等因素对磁性复合微球粒径的影响,利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热分析仪(TG)、激光粒度分析仪、综合物理特性测试仪和X射线衍射仪(XRD),对所得产物的形貌、粒径、Fe_3O_4的质量分数及磁性能进行了表征。结果表明,超声时间越长,或PLA和Fe_3O_4的总质量分数越小,或Fe_3O_4含量越高,微球的粒径就越小;制备出的磁性微球中Fe_3O_4的最高含量可达48%,饱和磁化强度为0.136 A·m~2/kg。相比化学聚合方法来说,本方法不仅操作简单而且不会出现单体残留。     

Fe_3O_4/SiO_2核壳结构复合纳米粒子的制备研究

首先通过共沉淀法、还原沉淀法和水热法制备Fe_3O_4纳米粒子,对其进行表面改性,防止粒子之间的团聚,然后采用溶胶-凝胶法,以Fe_3O_4纳米粒子为种子,在醇和水的混合体系中,碱性条件下催化正硅酸乙酯水解,生成物包覆在磁性纳米颗粒表面,制备小粒径核壳结构的二氧化硅磁性复合微球。利用X射线衍射仪对所制备的二氧化硅磁性复合微球的粒径和物相组成进行表征。实验结果表明二氧化硅磁性复合微球在室温下表现出良好的稳定性。     

细乳液聚合制备单分散性超顺磁性Fe_3O_4/聚苯乙烯复合微球

采用共沉淀聚合制备出单分散性的油酸改性的磁性纳米粒子,将制备的磁性纳米粒子加入到细乳液聚合的油相中,制备出单分散性超顺磁性的Fe_3O_4/聚苯乙烯复合微球。研究了不同乳化剂和引发剂条件下所制备的磁性复合微球的形貌,并采用透射电镜(TEM),热重分析(TGA)和振动样品磁强计(VSM)对Fe_3O_4/聚苯乙烯复合微球进行了表征,结果表明,不同的乳化剂条件下乳液具有不同的稳定性,而不同的引发剂下所制备的聚合物复合微球的形貌不同。其中采用阴离子型的十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,油溶性的偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂制备出的复合微球磁含量较高,可以达到19. 74%;振动样品磁强计的测试表明,所制备的磁性微球都具有超顺磁性,复合微球的饱和磁强度值可达到39. 8 emu/g。     

Fe_3O_4@PI复合薄膜制备及其磁性能

采用水热法一步制备氨基铁酞菁包覆的Fe_3O_4的磁性纳米微球,并采用红外、XRD等对其结构进行表征。利用其端氨基接枝共聚到聚酰亚胺主链结构中,使其形成一系列Fe_3O_4/Fe Pc-NH_2/PI复合柔性薄膜(Fe_3O_4@PI)。采用扫描电子显微镜(SEM)观察发现,无机纳米微球在树脂中具有较好的分散性,同时复合薄膜具有较高的饱和磁化强度,有潜力作为高性能吸波材料。     

磁性Fe3O4@SiO2@N3多层纳米复合粒子的制备

采用部分还原法制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒(MNP),通过反相微乳液法在磁性Fe_3O_4纳米颗粒表面包覆SiO_2且其表面由叠氮(-N3)基团进行修饰,制备了一种新Fe_3O_4@SiO_2@N3复合材料。TEM和IR对材料形态结构及包覆情况的分析,显示SiO_2包覆在Fe_3O_4表面,形成尺寸约为50 nm,硅球结构清晰较为均匀,单分散性好的复合结构。其与3-叠氮丙基三乙氧基硅烷接枝叠氮基团,形成尺寸为70 nm左右的三层复合结构。该复合材料具有良好的分散性,可作为合成磁性纳米应用材料的中间体。     

磁性壳聚糖微球的制备及其固定化乳糖酶的研究

采用水热法制备得到磁性Fe_3O_4纳米粒子,以壳聚糖、制备的Fe_3O_4为原料,采用乳化交联法成功制备了磁性壳聚糖微球,并通过SEM、FTIR、VSM、XRD对其进行表征。进一步以制备的磁性壳聚糖微球为载体,采用吸附法制备磁性壳聚糖微球固定化乳糖酶。以酶活力为考察指标,研究了不同固定化条件对制备固定化酶的影响,以及固定化酶的酶学性质。结果表明,乳糖酶的最佳固定化条件为:固定化时间4 h,pH为7.0,乳糖酶酶液浓度为0.6 mg/mL,固定化酶相对于游离酶的pH稳定性和温度稳定性均有一定程度的提高,固定化酶重复使用5次后,酶活仍保留65%以上。     

油溶性Fe3O4磁性材料的制备及性能研究

本文用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备酚醛树脂修饰的纳米Fe_3O_4微球,并经高温炭化得到碳包覆的四氧化三铁,从而得到磁性复合纳米材料。将自制的磁性Fe_3O_4颗粒加入到间苯二酚、甲醛、醇水等形成的聚合物溶液中,经过水解、聚合形成溶胶,在搅拌的条件下,使酚醛树脂包覆到磁性Fe_3O_4颗粒表面,经磁倾析、干燥、烧结,得到磁性微球碳。利用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)等测试表征方法,对复合材料的结构和性能加以研究。     

磁性纳米Fe3O4的制备及其对Cr6+的吸附

采用共沉淀法制备磁性纳米Fe_3O_4,利用TEM、FT-IR、XRD和BET对制备的材料进行表征,并研究磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附去除效果。结果表明,磁性纳米Fe_3O_4成功制备。磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附动力学可以用准一级动力学方程描述,60 min达吸附平衡,以物理吸附为主,平衡吸附量为8.182 mg/g。磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附热力学可以用Langmuir等温模型描述,最大吸附量为7.235 mg/g。此外,溶液中Cr~(6+)初始浓度增加,平衡吸附量先快速增加后缓慢增加。初始浓度低时,不同温度平衡吸附量线性增加;初始浓度高时,温度越高,平衡吸附量越大。溶液pH增加,平衡吸附量先增加后减少;溶液中阳离子种类和浓度对磁性纳米Fe_3O_4对Cr~(6+)的吸附有一定的影响。     

分散聚合法制备Fe_3O_4/P(St-PU)磁性微球

以聚乙二醇、甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲基丙烯酸β羟乙酯合成了聚氨酯(PU)大分子单体。在Fe_3O_4纳米颗粒存在下,以苯乙烯、PU大分子为单体,以乙醇/水为分散介质,以过硫酸钾为引发剂,采用分散聚合法制备出了Fe_3O_4/P(St-PU)磁性微球,并探讨了分散剂用量、PU大分子单体用量、引发剂用量对磁性微球粒径及性能的影响。结果表明,随着PU大分子单体用量和分散剂用量的增加,磁性微球的平均粒径和分散系数都随之减小;随着引发剂用量的增加,磁性微球中铁元素(或Fe_3O_4)的质量分数逐渐减小,聚合物的质量分数逐渐增加,磁性微球的耐酸性依次增强,磁响应性依次减弱。     

磁性Bi_2WO_6-Fe_3O_4复合微球的制备及吸附性能研究

用水热法合成了类花状结构的Bi_2WO_6-Fe_3O_4磁性微球。SEM和TEM照片显示复合微球由直径约为260 nm的Fe_3O_4颗粒镶嵌于直径为2~3μm的Bi_2WO_6微球体上。BET表征显示其比表面积为20.12 m~2/g,具有明显的介孔结构。VSM表征显示其磁饱和强度为6.1 emu/g,具有快速的磁响应性能。探讨了Bi_2WO_6-Fe_3O_4磁性微球对甲基橙的吸附性能,表明在25℃条件下对甲基橙(20 mg/L)的去除率为91.64%,吸附动力学遵循准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程,最大饱和吸附量为20.67 mg/g。     

Fe_3O_4@SiO_2介孔微球/PVDF超滤膜的制备与性能

以十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,氨催化水解正硅酸乙酯,制得具有核壳结构的磁性Fe_3O_4@SiO_2介孔微球,通过相转化法制备出Fe_3O_4@SiO_2/PVDF杂化超滤膜。通过SEM、EDX、AFM、TGA、接触角、力学性能、过滤通量等测试,探讨了Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂的PVDF超滤膜的结构和性能。结果表明,随着Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂浓度的增加,PVDF复合改性膜的膜孔结构影响不大,而改性膜的热稳定性、亲水性和抗污性能逐渐增强,得到有效提升。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为1%时,Fe_3O_4@SiO_2介孔微球在膜表层和膜体指状孔分布均匀,改性膜的机械强度达到最佳值。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为2%时,由于改性膜亲水性的改善,其水通量和渗透通量达到最大值。     

用于分离纯化组氨酸标签蛋白质的磁性复合纳米材料的制备

采用溶剂热法制备Fe_3O_4纳米粒子,通过MPS和聚丙烯酸修饰,使其表面羧基化,再与NTA-Ni⁽²⁺⁾螯合,制备Fe_3O_4/MPS/PAA/NTA-Ni(2+)螯合,制备Fe_3O_4/MPS/PAA/NTA-Ni⁽²⁺⁾磁性复合纳米粒子。利用透射电镜、激光粒度仪、红外光谱进行表征。结果表明,Fe_3O_4/MPS/PAA/NTA-Ni(2+)磁性复合纳米粒子。利用透射电镜、激光粒度仪、红外光谱进行表征。结果表明,Fe_3O_4/MPS/PAA/NTA-Ni⁽²⁺⁾磁性复合纳米粒子的形貌为球形,且较为分散,其平均水合粒径为440 nm,Zeta电位为-15.8 mV,红外光谱证实了其化学结构。对组氨酸标签蛋白的分离能力为15.6μg蛋白质/mg磁性材料,说明此金属螯合吸附剂对组氨酸标签蛋白的选择性吸附有一定的意义。     

表面活化磁性炭微球的制备及其吸附性能

以葡萄糖和葡萄糖酸亚铁为前驱体、以氯化锌为表面活化剂,在前期水热条件下以及后期氮气保护的高温条件下制备出表面活化磁性炭微球(AMCMs),并研究了该材料对水中磺胺甲噁唑(SMX)的吸附性能。结果表明,平均粒径约4μm的AMCMs分散性良好,比表面积高达1 419 m~2/g,磁性四氧化三铁(Fe_3O_4)颗粒均匀地分散在整个炭微球中,粒径约为15~25 nm,并且Fe_3O_4表面被石墨化碳包覆,该包覆层既防止了Fe_3O_4颗粒的团聚,同时也保护其免受外界环境影响;AMCMs对SMX的吸附动力学遵循拟2级动力学模型,其对SMX的吸附行为与Langmuir吸附模型拟合更优。AMCMs在重复利用5次之后对SMX的吸附容量仍能达到首次使用吸附容量的82%。     

Fe_3O_4/P(ST-AA)核—壳复合微球的制备和表征

本文以磁性氧化铁胶体粒子为种子,运用分散聚合法,制备出具有磁响应性Fe_3O_4/P(SI-AA)核—壳复合微球。考察了复合微球的形态及结构,测定了复合徽球的粒径和磁响应性,研究了分散介质,引发剂,聚合单体和种子粒子等因素对复合徽球形成的影响。适当调整有关反应条件,采用分散聚合法,可以使复合微球粒径达到23.0μm,磁性氧化铁含量达到9.0mg/s。     

功能化壳聚糖磁性微球的制备及其对Cr~(3+)、Ni~(2+)的吸附

以经SiO_2包覆的Fe_3O_4和4-氯苯基异氰酸酯修饰的壳聚糖为原料,六亚甲基双异氰酸酯(HDI)为连接剂,制得功能化Fe_3O_4@Si O_2-壳聚糖磁性微球(磁性微球C),并利用SEM、FTIR对其进行表征,考察了所得磁性微球C对Cr~(3+)和Ni~(2+)的吸附性能。结果表明:磁性微球C的平均粒径为520 nm左右且分散性好。对Cr~(3+)、Ni~(2+)的吸附在60 min内达到平衡,在吸附剂质量为0.2 g,Cr~(3+)浓度为2.5 mmol/L,p H=3.0时,Cr~(3+)的单位吸附量为191.1 mg/g;在Ni~(2+)浓度为0.1 mmol/L,pH=5.0时,Ni~(2+)的单位吸附量为4.725 mg/g。所测等温吸附数据既符合Langmuir模型,也符合Freundlich模型。     

磁性三聚氰胺脲醛树脂的合成及表征

采用聚乙二醇(PEG)将合成的Fe_3O_4纳米粒子进行包覆制备了亲水性磁流体(Fe_3O_4@PEG),采用共沉淀法将Fe_3O_4@PEG与三聚氰胺脲醛树脂(MUFRs)预聚物作用制得磁性三聚氰胺脲醛树脂,并利用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜等对磁性三聚氰胺脲醛树脂进行了表征。结果表明:合成的Fe_3O_4为纳米粒子;高分子包覆对Fe_3O_4的晶体结构和晶粒粒径没有明显影响;当Fe_3O_4@PEG与MUFRs的质量比为2∶1时,磁流体包覆完整,制得的磁性三聚氰胺脲醛树脂微球外观光滑,球形度好且粒径分布均匀。     

功能化纤维素磁性微球的制备及其对Cu~(2+)的吸附行为

用正硅酸四乙酯(TEOS)修饰Fe_3O_4表面,并将其与经4-氯苯基异氰酸酯改性的纤维素通过六亚甲基双异氰酸酯(HDI)连接,制得功能化Fe_3O4_@SiO_2-纤维素磁性微球(磁性微球C),并采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等对其进行表征,考察了所得磁性微球C对铜离子(Cu~(2+))的吸附性能。结果表明:所得磁性微球C平均粒径为573 nm左右,分散性好,对Cu~(2+)吸附在30 min内达到平衡,在吸附剂质量为0.1 g,Cu~(2+)浓度为0.02 mol/L,p H=4时,吸附量可达到44.23 mg/g,吸附等温数据符合Langmuir模型。     

磁性有机膨润土的制备及其吸附性能研究

采用共沉淀法制备Fe_3O_4磁流体,用磁流体与乙二胺四乙酸二钠复合改性有机膨润土制备Fe_3O_4负载的改性磁性有机膨润土,并对其进行了红外光谱分析、扫描电子显微镜形貌分析、元素分析,测定了样品对不同基材上Pb~(2+)、Cr~(6+)吸附剩余量。结果表明,Fe_3O_4微粒能够负载到被乙二胺四乙酸二钠改性过的有机膨润土表面形成磁性集合体,改性磁性膨有机润土具有良好的超顺磁性,对Pb~(2+)、Cr~(6+)等核素有良好吸附性能,从而达到去除放射性核素的目的。     

Fe_3O_4@SiO_2/P(MA-AM)复合微球调剖剂的制备及性能研究

采用共沉淀法制得纳米Fe_3O_4粒子,SiO_2包覆处理后用KH-570对其进行表面改性,后采用分散聚合法制得Fe_3O_4@SiO_2/P(MA-AM)聚合物复合微球。通过红外光谱、电镜扫描、激光粒度分析等手段对微球的Fe_3O_4@SiO_2内核和P(MAAM)聚合物外壳的复合结构进行了表征。通过对聚合物复合微球溶胀性能、封堵性能的试验表明,该微球具有良好的吸水膨胀性、耐温抗盐性以及一定的封堵运移能力,可以用于注水井的深度调剖;同时,在用于注水井调剖驱油剂使用时,若被挤入油层随采出液携带出时,也可采用磁性分离处理,是具有应用潜力的磁性调剖堵水剂。