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。     

巨大芽孢杆菌生物絮凝剂同时去除水中Cu~(2+)、Pb~(2+)和Zn~(2+)的研究

巨大芽孢杆菌絮凝剂(BMF)是一种能够同时有效地去除Cu~(2+)、Pb~(2+)和Zn~(2+)的生物絮凝剂,且在不同的条件下去除率高低为Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)。这3种重金属离子的去除效率均受p H、BMF投加量、搅拌时间和温度的影响,其中温度影响较小。通过X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析可知,BMF的主要成分为蛋白质和多糖,在絮凝过程中起主要作用的是多糖上的羟基和羧基。阐述了BMF对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Zn~(2+)的絮凝机理包括化学反应、吸附架桥、氢键和静电引力作用等。     

新型淀粉基水凝胶对Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附性能的研究

以淀粉、AA(丙烯酸)和p-CPMA(N-对羧基苯基马来酰胺酸)为原料,合成了具有吸附金属离子能力的Starch-g-P(AA-co-p-CPMA)(淀粉-g-聚丙烯酸-N-对羧基苯基马来酰胺酸水凝胶)新型接枝共聚物。研究该水凝胶在不同吸附条件下对重金属离子Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附性能,通过FT-IR、SEM、XPS对水凝胶吸附重金属离子前后进行表征。研究结果表明:所制备的水凝胶是一种具有多孔网络结构的高分子聚合物,其对金属离子的吸附机制为离子交换作用;对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附量随溶液pH、吸附时间、金属离子初始浓度增大而增大;干扰离子试验证明该水凝胶对Pb~(2+)具有良好的吸附性,重复使用4次后吸附量仍较高。     

聚苯乙烯-L-半胱氨酸树脂的合成及其对Pb~(2+)、Hg~(2+)的吸附研究

氯甲基聚苯乙烯微球与L-半胱氨酸(L-Cys)胺解反应合成聚苯乙烯-L-半胱氨酸树脂,通过红外光谱表征了树脂结构,测定了其树脂的比表面和孔结构等数据,研究了该树脂在不同温度下对Pb~(2+)、Hg~(2+)的吸附等温线,利用热力学函数关系计算出了吸附焓、自由能和熵。结果表明其合成的Cys树脂对水溶液中Pb~(2+)、Hg~(2+)离子有较好的吸附性能。     

羽毛纤维对废水中重金属离子的吸附性能研究

利用禽类羽毛纤维作为吸附剂,吸附溶液中的重金属离子Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(6+)。考察温度、pH值、吸附剂投加量、重金属离子初始浓度等对羽毛纤维吸附效果的影响并建立吸附等温线。结果表明,羽毛纤维能吸附重金属离子,随着温度、吸附剂投加量的增大,重金属离子初始浓度的降低,羽毛纤维对重金属离子的吸附率逐渐提高。随着pH值的升高,羽毛纤维对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)的吸附率提高,对Cr~(6+)的吸附率降低。羽毛纤维对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)吸附符合Freundlich吸附等温模型。羽毛纤维对重金属离子的吸附能力顺序为Pb~(2+)>Cu~(2+)>Zn~(2+)>Ni~(2+)>Cr~(6+)。     

海胆状Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米介质对Pb~(2+)的选择吸附特性

耦合溶胶-凝胶技术与水热法,制备具有核壳结构的海胆状Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米介质(sea urchin magnetic nanoparticles,SUMNPs)。采用TEM、SEM等方法对SUMNPs的形貌等性质进行表征,证实该材料呈现出以Fe_3O_4为核,以TiO_2为壳的海胆状结构,壳层直径约400 nm,比表面积高达236.082 m2·g-1,表面孔径约6.274 nm。SUMNPs对重金属离子选择吸附的结果表明,基于Pb~(2+)离子半径大、电子层数多等物化特点,在Pb~(2+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)5种金属离子混合体系中,SUMNPs可以高容量、高选择性快速吸附Pb~(2+),而对其他4种重金属离子几乎无吸附活性。单一Pb~(2+)吸附可在5 min内快速平衡,平衡吸附容量为283 mg·g-1。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,SUMNPs对Pb~(2+)的最大饱和吸附容量为458.72 mg·g-1。经EDTA二钠解吸,Na OH再生后的SUNMPs可以重复使用8次以上。SUMNPs对Pb~(2+)具备优异的选择性吸附性能,在处理水体铅污染、恢复水体生态领域具有良好的应用前景。     

螯合改性蔗渣纤维素对Cr~(3+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附平衡与动力学研究

用丙烯酸乙酯、乙二胺对双醛蔗渣纤维素进行接枝反应,然后用CS_2黄化,制备了具有氨基和酰胺基的蔗渣纤维素,研究了其对重金属离子Cr~(3+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附行为。实验结果表明,改性蔗渣纤维素对Cr~(3+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的平衡吸附量分别为34.873mg·g~(-1)、25.451mg·g~(-1)和36.345mg·g~(-1)。等温吸附过程符合Langmuir方程,吸附过程可能属于单分子层吸附。动力学吸附过程符合准二级动力学模型,吸附过程可能属于化学吸附反应。     

三氧化二铁涂层火山岩吸附Ni~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)的研究

本试验采用水热法和高温煅烧法结合的方式制备三氧化二铁涂层火山岩。利用改性火山岩作为吸附材料对水体中三种主要重金属离子(Ni~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+))的吸附机理进行了深入的研究,本试验将试验吸附温度设定为20℃,pH值对改性火山岩去除水体中的重金属离子影响十分明显,三种重金属离子的最佳p H值为5.0~6.0。     

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。     

改性煤气化灰渣吸附重金属离子的研究

以煤气化灰渣为原料,采用酸改性法(HF酸)制备改性煤气化灰渣。通过静态实验研究了改性煤气化灰渣对溶液中Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附特性,测定了溶液pH值、吸附时间、金属离子初始浓度对吸附的影响。结果表明,二级动力学方程很好的描述溶液中重金属离子在改性煤气化灰渣上的吸附过程;吸附等温线符合Langmuir模型,Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)的静态饱和吸附量分别为112.07,40.18,31.21 mg/g。     

羧甲基高吸水树脂合成及对重金属离子的吸附

羧甲基马铃薯淀粉为原料合成高吸水树脂,并对其吸附重金属离子的性能进行了研究。实验结果表明,羧甲基马铃薯淀粉基高吸水树脂对重金属离子Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cr(VI)的吸附量随交联剂含量的不断增加而增大;随重金属离子初始浓度的增加而增大;随单体中和度的增大,先增大后减小,吸附量最大值均出现在中和度为30%时;高吸水树脂对Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附最大值分别出现在pH为4左右、5左右;并由光电子能谱验证了Cu~(2+)在高吸水树脂表面上的吸附。     

柚皮化学改性及其对Fe~(3+)、Zn~(2+)吸附性能的研究

利用异丙醇和氢氧化钠对柚皮进行化学改性,发现其对Fe~(3+)和Zn~(2+)的吸附能力大大提高,而且经两种试剂处理后的柚皮,比单独用异丙醇处理的吸附性能更好。经异丙醇和氢氧化钠处理后的吸附剂对Zn~(2+)的吸附量随着Zn~(2+)浓度增大而增大,当Zn~(2+)浓度达到0.75×10~(-3)mol/L后趋于平衡;且对Fe~(3+)的吸附量也随Fe~(3+)浓度增大而增大,达到0.13×10~(-3)mol/L后,渐趋平衡。当吸附剂量达到0.08 g后,对Fe~(3+)的吸附效率趋于平衡。当吸附剂的量达到0.06 g后,对Zn~(2+)的吸附达到吸附平衡。由此,可以根据吸附后的金属离子浓度要求,选择合适的吸附剂量,这样既节约成本,又提高效率,且柚皮价格便宜,为绿色原料,对环境无污染。     

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。     

KMnO_4改性甘蔗渣对水中Pb~(2+)的吸附

采用不同浓度的高锰酸钾溶液对甘蔗渣进行改性,并用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射(XRD)对改性前后甘蔗渣的物化性能进行表征。研究了改性甘蔗渣对Pb~(2+)的吸附动力学和吸附等温线,并对吸附机理进行初步探讨。结果表明:改性甘蔗渣吸附Pb~(2+)的过程符合准二级动力学模型,改性甘蔗渣对Pb~(2+)的吸附等温线符合Langmuir方程;KMn O4(0.5 mmol/L)改性甘蔗渣的吸附机理为化学配位反应;KMn O4(30 mmol/L)改性甘蔗渣吸附Pb~(2+)的过程形成了内层表面络合物。     

电化学脱除Pb~(2+)印迹复合膜的制备及其性能

离子表面印迹技术对目标离子具有较高的选择性和良好的化学稳定性,在去除废水中的重金属离子技术中得到广泛运用。本文以Pb~(2+)为模板离子,聚苯胺(PANI)为高分子基体,羟基化碳纳米管(MWCNTs-OH)为印迹载体,施加恒定正电位洗脱Pb~(2+)形成印迹孔穴,成功制备出具有电活性的Pb~(2+)表面印迹复合膜。采用傅里叶红外(FTIR)和X射线衍射(XRD)对MWCNTs-OH和印迹复合膜进行结构表征。借助电化学石英晶体微天平(EQCM)和原子吸收分光光度计(AAS)对印迹复合膜的Pb~(2+)分离性能进行研究。结果表明,离子印迹复合膜对Pb~(2+)的交换量可达359mg/g,且在掺杂了其他重金属离子(Cd~(2+)、Zn~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+))的含Pb~(2+)溶液中对Pb~(2+)表现出良好的选择性,其中Pb~(2+)/Zn~(2+)的分离因子可达418.74。此外,复合膜具有优异的循环稳定性和快速吸脱附速率。这种新型的离子表面印迹复合膜有望用于废水中重金属Pb~(2+)的高效分离与回收。     

秸秆掺杂与煅烧改性沸石吸附铜锌离子的特性

为增强天然沸石去除重金属离子污染的能力,采用掺杂秸秆和高温煅烧对其进行改性,研究其对Cu~(2+)和Zn~(2+)静态吸附和动态吸附性能。结果表明,改性沸石对Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附等温线符合Langmuir方程,理论饱和吸附容量分别为4 043 mg Cu/kg和4 087 mg Zn/kg。吸附动力学曲线可采用Lagergren准二级动力学方程来描述。吸附热力学参数吸附自由能变ΔG <0、吸附焓变ΔH> 0、吸附熵变ΔS> 0,吸附势E <8 k J/mol。改性沸石对Cu~(2+)和Zn~(2+)吸附过程为以物理吸附为主的自发、吸热过程。     

Cu2+印迹交联壳聚糖微球的合成及吸附性能

利用分子印迹技术,以壳聚糖(CS)为功能单体,Cu~(2+)为印迹离子,通过稀氨水固化、环氧氯丙烷交联、盐酸洗脱Cu~(2+),制得了Cu~(2+)印迹交联壳聚糖微球(Cu~(2+)-ICM)。采用FTIR、XRD和FESEM对产品进行了表征,并测定了微球的骨架密度、含水量和交联度。结果表明:交联改性可使微球具有多孔结构和良好的结构稳定性,能够很好地降低CS的酸溶性,提高微球对Cu~(2+)的吸附性能。通过正交实验L_9(3~4)得到Cu~(2+)-ICM的最优制备条件为:CS 1.5 g,环氧氯丙烷2.5 mL,80℃下交联3.0 h,制得的微球对Cu~(2+)吸附量为67.80 mg/g。在单组分体系中考察了微球对Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:当微球投加量为50 mg,Cu~(2+)初始质量浓度为338.7 mg/L,pH=5.0时,吸附量为72.80 mg/g。     

Fe(Ⅲ)负载改性橘子皮对Pb~(2+)的吸附性能研究

建立了普通橘子皮、Fe(Ⅲ)负载改性橘子皮对Pb~(2+)的吸附研究,采用原子吸收光谱仪测定Pb~(2+)的浓度,分别研究了吸附剂投加量、pH、吸附时间等对废水中Pb~(2+)的吸附研究,且对吸附动力学和吸附等温线进行了分析。结果表明,Fe(Ⅲ)负载改性的橘子皮比普通橘子皮对Pb~(2+)的吸附效果更佳,最大吸附量为119.25 mg/g,吸附去除率达到95.66%,Langmuir能更好地描述普通橘子皮和Fe(Ⅲ)负载改性橘子皮吸附剂对Pb~(2+)的吸附过程,准二级动力学方程拟合结果R~2在0.999 4以上,说明吸附过程被化学吸附所控制。     

活性污泥对重金属离子吸附特性的研究

利用活性污泥作为吸附剂,吸附废水溶液中重金属离子。研究了pH值、重金属离子初始浓度对活性污泥吸附效果的影响,以及吸附重金属离子前后废水pH值的变化情况,同时探讨了pH值、 Cu~(2+)和Cd~(2+)初始浓度对活性污泥中可溶性有机物产生量的影响。结果表明,活性污泥对重金属离子具有良好的吸附效果,活性污泥对Pb~(2+)、 Cd~(2+)、 Cu~(2+)、 Zn~(2+)、 Ni~(2+)的最佳吸附pH值在7～9之间。随着初始浓度的增大,活性污泥对Zn~(2+)、 Ni~(2+)的吸附率降低,对Cd~(2+)的吸附率升高,对Cu~(2+)的吸附率先升高后降低,对Pb~(2+)的吸附率无显著影响。活性污泥吸附重金属离子后溶液的pH值均向中性区域变化。溶解性有机物的产生量随着pH值的增大呈先降低后缓慢升高的趋势。在相同的pH值下溶解性有机物的产生量随着重金属离子浓度的增大而增大。     

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。