改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收

纤维素中含有许多亲水性的羟基基团,通过羟基的衍生化反应,可以将其制备成重金属离子的吸附剂。本文首先介绍了改性纤维素吸附剂制备的原料、步骤,接着阐述了改性纤维素吸附重金属离子的机理,最后探讨了影响改性纤维素吸附的一些因素。     

改性纤维素吸附剂的制备及其对重金属离子的吸附

纤维素中含有许多亲水性的羟基基团,通过羟基的衍生化反应,可以将其制备成重金属离子的吸附剂。本文首先介绍了改性纤维素吸附剂制备的原料、步骤,接着阐述了改性纤维素吸附重金属离子的机理,最后探讨了影响改性纤维素吸附的一些因素。     

纳米纤维素吸附剂的研究进展

通过化学改性向纤维素分子中引入新的功能基团是一种十分有效的,可以赋予纤维素新的功能,例如吸附性能的方法。与一般的纤维素吸附剂相比,纳米纤维素吸附剂的尺寸更小、表面积更大,因此吸附性能较强,是近几年纤维素科学的研究热点。综合介绍了纳米纤维素吸附剂的研究进展,包括纳米纤维素晶体吸附剂、纳米纤维素复合物吸附剂和纳米纤维素纤维吸附剂,并简述了纳米外纤维素吸附剂的再生研究。     

纤维素改性材料对重金属吸附性能的研究进展

近年来,工农业排放的重金属离子产生了严重的水体污染;这些重金属离子浓度低,通过吸附法可以有效处理这些污染问题。吸附法的关键在于高效吸附材料的设计和制备。纤维素是可再生的高分子聚合物,具有储量丰富、来源广泛等优点,纤维素材料经过改性后对重金属离子具有良好的吸附能力。介绍了纤维素的结构特点、吸附原理和不同改性方法,重点比较了纤维素的物理改性、直接化学改性和接枝改性等不同改性方法和对重金属离子的吸附的影响,并展望了纤维素基吸附材料的发展前景和方向。     

纳米纤维素材料在重金属废水治理中的应用

纤维素是自然界中来源最广泛的天然高分子材料,近年来引起了能源、环境和材料等领域研究者的广泛关注。结合可再生生物质材料与纳米科技制备的纳米纤维素基重金属吸附材料具有可降解、可再生、环境相容性好、吸附量大、可选择性吸附等优势,是重金属治理技术重要的研究方向。然而,天然纳米纤维素在水体中会存在大量由羟基形成的氢键,导致材料的吸附容量降低、特异性吸附能力削弱。为此,一方面可以在制备纳米纤维素吸附材料时通过化学改性、酶化处理等手段引入活性基团或金属氧化物,提高材料分散性、特异性吸附性能和吸附容量等。另一方面,可将纳米纤维素与天然矿物、有机材料、氧化石墨烯等复合,制备高性能复合材料。纳米纤维素材料的化学改性研究相对成熟,但是酶法处理研究仍然处于起步阶段,目前有限的研究主要关注特定酶处理的反应进程及产物,缺乏多重适应性和工程应用性分析。在实际应用中,纳米纤维素除了直接制备粉末吸附剂外,往往制备成凝胶材料、杂化或复合材料等,或者进一步加工成纳滤膜、滤纸和过滤器等净水材料。基于此,本文从制备技术、吸附机理、改性强化和应用形式等角度简要介绍纳米纤维素基重金属吸附材料的最新研究进展,重点讨论纳米纤维素吸附材...     

纳米纤维素基气凝胶的制备及其吸附性能研究进展

在可持续发展已成为全球各国共识的今天,合理且高效地研发及利用可再生生物质能源成为国内外各大课题组研究的热点及方向。而纳米纤维素作为典型的生物质可再生材料,将其应用到环境治理领域成为再好不过的选择。同时,以纳米纤维素为基体制备的气凝胶作为第三代气凝胶材料,具有高孔隙率、高比表面积、低密度、低介电常数和较高的吸附性等性能,在染料吸附、油污吸附、重金属离子吸附、CO 2气体吸附等吸附领域有着广阔的应用前景。综述了纳米纤维素的制备方法、纳米纤维素基气凝胶的制备工艺及其在吸附领域的应用,探讨了纳米纤维素基气凝胶在研发中存在的问题,展望了纳米纤维素基气凝胶在吸附领域的未来发展方向。     

AOPAN/RC纳米纤维膜的制备及对金属离子吸附性能

采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈/醋酸纤维素(PAN/CA)纳米纤维膜,通过化学改性制备偕胺肟化聚丙烯腈/再生纤维素(AOPAN/RC)纳米纤维膜,研究了纳米纤维膜对单一金属离子(Fe~(3+))和混合金属离子(Cu~(2+)、Cd~(2+)、Fe~(3+))的吸附性能。通过扫描电镜、红外光谱、X射线能谱仪等测试对纳米纤维膜进行了表征,并通过静态接触角测定纳米纤维膜亲水性能。研究表明,改性后制备的AOPAN/RC纳米纤维膜的亲水性能得到较大改善,同时纳米纤维膜能够高效吸附溶液中的金属离子,纳米纤维膜对单一组分Fe~(3+)的饱和吸附可达411.21mg/g,对于混合金属离子溶液,纳米纤维膜对其吸附能力顺序为Fe~(3+)Cu~(2+)Cd~(2+),而且纳米纤维膜具备优良的重复使用能力。     

重金属吸附材料研究现状

重金属离子广泛存在于冶金、电镀、制革等行业排放的废水,研究者们致力于重金属离子高效吸附材料的研制已有多年,基于国内外最新研究文献,系统论述了生物质吸附材料,基于生物质吸附材料的改性产品及新型高分子的吸附性能,比较了各种吸附剂的优缺点。指出将制革产生的废弃革屑处理后得到的胶原纤维经过化学改性提高其吸附性能,原材料来源广泛。将其应用于含重金属离子废水的处理中,可以达到以废治污的目的。     

离子液体辅助纳米纤维素吸附剂的制备及其吸附性能

以脱脂棉纤维素(Cellulose,Ce)为原料,以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,使用酸性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO₄)为溶剂和水解催化剂对纤维素进行水解和改性,然后对改性纤维素进行高压均质处理制备出纳米纤维素吸附剂(AA/AM-g-NC)。对AA/AM-g-NC的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝为吸附质研究了对AA/AM-g-NC的吸附性能。结果表明,离子液体辅助高压均质处理脱脂棉后得到纤丝交联网状结构的AA/AM-g-NC吸附剂。这种吸附剂的晶型保持了纤维素Ⅰ型结构,结晶度略有提高;AA/AM-g-NC吸附剂表面接有丙烯酸和丙烯酰胺官能团,对亚甲基蓝的吸附受pH值的影响且为自发放热过程,并符合Langmuir吸附等温式;吸附过程接近准二级动力学方程,由颗粒的内扩散和表面扩散共同控制。     

马来酸酐改性纤维素吸附剂的制备及性能

以1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑[AMIM]Cl离子液体为介质,用4-二甲基氨基吡啶(DMAP)作催化剂,合成了马来酸酐改性纤维素吸附剂,探索了较优合成条件:催化剂DMAP用量为3%(wt,质量分数),马来酸酐与纤维素质量配合比为5∶1,100℃的条件下反应4h,此时合成物的取代度为0.10。采用FT-IR红外检测、热重分析、扫描电镜和原子吸收分光光度测试对合成物吸附剂进行了表征,并进行了吸附效果实验,结果表明合成物吸附剂对二价金属离子有较好的吸附效果,对Cu~(2+)和Mn~(2+)的最大吸附量能达到168mg/g和149mg/g。     

污泥灰对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附作用研究

在静态条件下,以改性城市污泥为吸附剂,研究了污泥灰(MSSA)对重金属离子的吸附性能,着重探讨了改性污泥灰去除工业电镀废水中重金属离子Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的适宜条件.结果表明,pH值是影响污泥灰对重金属离子吸附的重要因素,镉(Ⅱ)、镍(Ⅱ)吸附的最佳pH值为6.0和6.5;当吸附剂最佳用量为10g/L时,Cd(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)的吸附容量分别达到1.21mg/g和1.02mg/g;吸附等温线可以用Freundilich和Langmuir模型描述,吸附过程基本符合Langmuir和Freundilich吸附等温式.该吸附剂吸附性能优越,可有效地去除废水中的相关金属离子.     

树枝状硅基纳米粒子对重金属去除研究进展

树枝状介孔二氧化硅纳米粒子(DMSNs)独特的三维中心辐射状孔道结构使其具有出色的比表面积和孔体积,表面硅羟基官能团可作为功能化活性位点。已有研究表明,DMSNs基新型吸附剂材料能够替代传统二氧化硅材料(如MCM-41和SBA-15),对重金属离子具有优异的去除作用。综述总结了DMSNs基新型吸附剂材料的功能化方法,比较了其和功能化MCM-41或SBA-15对不同重金属离子(Pb²⁺、Cr⁶⁺、Hg²⁺等)和放射性金属离子(U(Ⅵ)、Th(Ⅳ)等)的吸附性能,以期为设计具有优越重金属离子去除能力的DMSNs基新型吸附材料提供理论指导。     

球型多孔二氧化硅吸附剂的制备和性能

在异丙醇水溶液中进行正硅酸乙酯水解-缩聚反应得到二氧化硅纳米球,然后在聚乙烯吡咯烷酮保护下将其用氢氧化钠溶液刻蚀,得到球型多孔二氧化硅吸附剂。用透射电镜、BET氮吸附法分别测试合成吸附剂的形貌和比表面积,并考察其吸附性能及其影响因素。结果表明,合成的二氧化硅具有近单分散的多孔纳米球型形貌,比表面积超过600 m~2/g,能有效吸附水中的重金属离子。     

改性粉煤灰吸附处理含重金属离子废水的研究

以热电厂产生的粉煤灰为主要原料,通过加入一定量的硫铁矿烧渣和适量的固体NaCl,在90 ℃下用硫酸废液搅拌浸取2.5 h,再在300 ℃下焙制,得到一种吸附性能优良的吸附剂--改性粉煤灰.在静态条件下,研究了改性粉煤灰对重金属离子的吸附性能,着重探讨了改性粉煤灰去除工业电镀废水中重金属离子Cr6 ,Pb2 ,Cu2 ,Cd2 的适宜条件.结果表明,pH值是影响改性粉煤灰对重金属离子吸附的重要因素,各金属离子都有其适宜的pH值范围.在室温、pH=8.0时,各重金属离子含量小于50 mg/L的含Cr(Ⅵ)电镀废水经改性粉煤灰吸附、沉淀处理后,各重金属离子的去除率达97.5%以上,达到国家排放标准.     

纤维素基磁性吸附剂的制备及其吸附金属离子性能

为提高纤维素基吸附剂性能,使纳米纤维素(NCC)与乙二胺(EDA)反应制得NCC-EDA后,链接原位生成的Fe_3O_4制备了磁性吸附剂NCC-EDA/Fe_3O_4,并在结构表征的同时,考察了体系pH值、吸附时间、溶液浓度、吸附温度等对产物吸附金属离子性能的影响。结果表明,NCC-EDA/Fe_3O_4具有较大比表面积和孔隙,丰富的活性官能团及顺磁性能;最佳条件下对Pb~(2+)、Ni~(2+)及Cr~(6+)的最大吸附量为352.10,265.96和291.55mg/g;吸附过程为单分子层吸附,吸附行为符合拟二级动力学方程及Langmuir吸附等温线,具有吸附速率高及重复使用性能优等特点。     

改性聚丙烯腈纤维对电镀废水中重金属离子吸附的研究

为了有效地处理含重金属离子的废水,制备了改性聚丙烯腈纤维吸附剂.在静态条件下,研究了改性聚丙烯腈纤维对重金属离子Cu2 ,Ni2 ,Zn2 的吸附效果及吸附条件.含Cu2 ,Ni2 ,Zn2 的电镀废水经改性聚丙烯腈纤维吸附后,废水中Cu2 ,Ni2 ,Zn2 的含量显著低于国家排放标准,获得了满意的结果.     

热塑性纳米纤维的制备及功能化

以王栋教授领衔发明的一种新型高产出环境友好型热塑性纳米纤维的制备工艺——熔融挤出相分离法为基础,综述了热塑性纳米纤维及其膜制备的基本原理、工艺过程、功能化改性及应用研究相关进展。重点介绍了:1以纤维素为基体抽取热塑性纳米纤维的方法及结构调控的机理;2纳米纤维及其膜通过共聚接枝处理、表面原子转移自由基聚合(SI-ATRP)方法、点击化学(Click Reaction)等方法实现其功能化改性的原理;3功能性纳米纤维材料在生物传感器、抗菌、过滤分离和抗污等领域的应用,包括:具有快速检测与消灭细菌等有害微生物的协同功能的纳米纤维膜传感器、具有优异杀菌功能的纳米纤维膜、应用于水净化和重金属离子去除的高效过滤纳米纤维膜、抗非特异性蛋白吸附以及在光照下具备自清洁自消毒功能的纳米纤维材料等。最后,分析了发展新型纳米纤维的关键问题及重要性,展望了纳米纤维的未来发展方向和潜在的应用领域。     

磁性聚苯胺复合材料对工业废水中重金属吸附的研究进展

随着工业的快速发展,金属电镀、肥料制造、电池、采矿等行业排放出大量含重金属离子的废水,不但严重污染环境,而且危害人类身体健康。因此,如何实现对废水中重金属离子的快速有效处理成为人们关注和亟待解决的关键技术问题。近年来去除废水中重金属离子的方法不断涌现,主要有:氧化还原法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法和吸附法等。其中吸附法因具有吸附剂的材料来源广泛、种类繁多、较强的吸附能力等优点被广泛应用于废水处理领域。但是传统吸附材料因吸附效率低、吸附材料不能回收等问题已经不能满足日益严格的环境法规,因此,制备具有良好吸附效果、操作简单且可以回收的新型吸附材料一直是研究的重点。磁性纳米颗粒具有很大的比表面积、良好的吸附性能,作为吸附剂能在外加磁场的作用下快速从液相中分离出来,避免二次污染,但磁性纳米颗粒具有较高的比表面能,易于团聚和氧化,限制了磁性纳米颗粒作为吸附剂在废水处理领域的应用。聚苯胺是一种导电高分子聚合物,对重金属离子具有良好的吸附性能。将聚苯胺材料引入磁性纳米颗粒中,不但可以提高磁性纳米颗粒的分散性和稳定性,使其能够适应各种复杂的吸附环境,还提高了磁性纳米颗粒对废水中重金属离子的吸附性能。本文综述了磁性聚苯胺复合材料的结构、性质和制备方法,以及磁性聚苯胺复合材料的合成条件、形貌和吸附条件等因素对重金属离子吸附性能的影响机制。最后分析了磁性聚苯胺复合材料在处理工业废水时有待解决的问题,并展望了该材料的发展趋势,为含有重金属离子的废水处理提供更加充足的理论依据。     

分子筛去除水体中重金属离子的应用进展

近年来许多研究发现具有良好理化性质的分子筛对污水中的重金属离子有较好的吸附去除性能。本文综述了不同类型的分子筛在去除污水中重金属离子中的研究进展。与其他材料相比,改性分子筛对重金属离子有吸附速率快,吸附效率高,吸附容量大等优点;展望了分子筛的发展和应用前景,并针对目前在改性分子筛吸附重金属离子中存在的问题,给出如下几点建议:降低合成成本、研发新材料、避免二次污染等,以期为相关研究提供参考。     

利用茭白叶制备的吸附材料除磷性能研究

以农业废弃物茭白叶为原料,采用氯化亚铁盐溶液浸渍制备改性茭白叶生物吸附剂,并用扫描电镜研究了茭白叶改性前后的表面形貌变化,重点研究了被吸附溶液pH值、浸渍改性液的浓度、生物吸附剂粒度、吸附时间等因素对磷吸附能力的影响.研究结果表明,经12%FeCl2溶液浸渍制得的片状生物吸附剂在pH值5.5的NaH2PO4溶液中经30h吸附后,茭白叶纤维素的羟基与铁离子反应,使得改性后茭白叶生物吸附剂具有较强的吸附能力,其去磷能力最高可达5.02mg/g,吸附符合伪一级动力学模型.