QCS/TBT有机/无机杂化膜对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和热力学

以季铵化壳聚糖(QCS)为主体膜材料,钛酸正丁酯(TBT)为无机前躯体通过溶胶-凝胶法制备了吸附除Cr(VI)吸附杂化膜,考察了该杂化膜对Cr(VI)的吸附效果,并对吸附过程进行了动力学、热力学的数学拟合。结果表明:Cr(VI)的最佳吸附条件是pH=3,吸附时间为3.5h,吸附动力学行为符合二级动力学速率方程模型;热力学吸附过程符合Freundlich等温方程,焓变△H、熵变△S和吉布斯自由能△G的计算结果表明:杂化膜对Cr(VI)的吸附是自发的吸热过程。     

季铵化壳聚糖-硅酸乙酯有机-无机杂化膜的制备及其吸附性能研究

以季铵化壳聚糖(QCS)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,借助交联剂戊二醛(GA),通过溶胶-凝胶法制得有机-无机QCS/TEOS杂化膜,并考察其对罗丹明B(RB)的吸附效果。结果表明:当温度为40℃、吸附时间为20min、溶液pH=6、TEOS用量为20%(wt,质量分数)、RB初始浓度为8mg/L条件下,QCS/TEOS杂化膜对RB的吸附效果最好,吸附量达到3.402mg/g。     

有机/无机杂化膜的制备及其吸附脱除水溶液中的Cr(Ⅵ)

以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体,季铵化聚乙烯醇(QPVA)为有机基质,采用溶胶-凝胶法制备QPVA/TEOS有机/无机杂化膜,并将其作为吸附材料用于脱除水溶液中的Cr(Ⅵ)离子。结果表明,具有较好吸附效果的膜为TEOS质量分数为15%的有机/无机杂化膜。在Cr(Ⅵ)离子初始浓度为90mg/L的条件下,复合膜的最优吸附工作条件为吸附时间为100min,pH=3。此时计算得到的最佳吸附容量为20mg/g。动力学研究表明,实验数据符合拟二级吸附动力学模型,等温吸附遵循Freundlich曲线。热力学数据表明,该吸附反应为吸热的自发过程。     

QPVA/Fe_3O_4复合膜对罗丹明B的吸附性能

以季铵化聚乙烯醇(QPVA),Fe_3O_4和戊二醛为原料制备了QPVA/Fe_3O_4复合膜,利用FT-IR和SEM等对复合膜进行了分析表征。以该复合膜为吸附材料、罗丹明B(RB)的模拟废水为吸附对象,研究了Fe_3O_4质量分数、吸附时间、溶液pH及RB质量浓度对吸附效果的影响,并应用动力学和热力学模型对实验数据进行拟合,计算了相应的热力学函数。结果表明:最佳吸附条件为Fe_3O_4质量分数9%,吸附时间120min,pH=4,RB初始质量浓度110mg/L;该条件下,复合膜对RB的吸附量达31.24mg/g;QPVA/Fe_3O_4复合膜对RB的吸附过程可以用拟二级动力学方程很好地描述;吸附热力学参数的计算结果表明,RB在该复合膜上的吸附是自发、吸热的过程。     

PVDF/TiO2杂化超滤膜的制备与表征

钛酸丁酯(TBT)直接加入到铸膜液中,在相转化成膜的同时,膜液中的TBT发生水解反应,从而制备出有机-无机杂化膜.实验中制备出不同TiO2含量的PVDF/TiO2杂化膜,研究了添加剂含量对杂化膜的水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率和接触角的影响,并通过SEM、EDS和DSC对膜结构进行表征.研究结果显示:杂化膜较未加入TBT的膜的性能有所改善,当TBT加入量为5.7%(质量分数)时,膜的水通量增加了1倍而截留率保持在90%以上;同时TBT对膜结构也有一定影响:杂化膜中海绵状孔减少,指状孔增多;TBT的水解产物部分存留在杂化膜中.     

QCS/SiO_2有机/无机杂化膜的制备及其溶胀动力学研究

以季铵化壳聚糖(QCS)为主体膜材料,二氧化硅(SiO2)为无机前躯体通过溶胶-凝胶法制备QCS/SiO2有机/无机杂化膜,通过傅利叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和热失重分析(TGA)对制备得到的膜的结构、形貌以及热稳定性进行表征。同时,对QCS/SiO2杂化膜的溶胀机理、SiO2含量对该杂化膜溶胀度、溶胀速率和溶胀动力学的影响等因素进行了考察。结果表明:无机物质SiO2的含量对膜的溶胀过程有显著影响,随着SiO2含量的增加,溶胀速率常数呈现先增大而后减小的趋势。而且,该系列杂化膜在pH=7的水溶液中吸水溶胀时,溶胀过程遵循Schott’s二级溶胀动力学模型。另外,无机物质的引入优化了杂化膜的吸水溶胀过程,当杂化膜中无机物质SiO2含量为15%时(质量分数),初始溶胀速率(KsW2∞)为769.23,吸水速度较快。     

海藻酸钙-二氧化硅杂化材料的制备及对Cu(Ⅱ)吸附性能

利用海藻酸钠(SA)、正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,通过反应制备海藻酸钙/二氧化硅(CA/SiO_2)杂化材料,利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构以及表面、断面进行表征,采用原子力发射光谱仪测试杂化材料作为吸附剂对Cu~(2+)吸附性能,并从吸附动力学和热力学角度分析吸附机理。结果表明,红外光谱证实杂化材料制备成功;扫描电子显微镜观察到杂化材料表面趋于平整,断面结构看到材料的内部孔洞较多。吸附实验结果表明,杂化材料对Cu~(2+)去除率较CA提升67.01%,最佳吸附条件为温度为55℃、pH处于中性条件;同时吸附过程符合拟一阶动力学模型及Freundlich等温吸附模型,Langmuir模型计算得到对Cu~(2+)最大吸附容量为129.6 mg/g,Freundlich常数01/n=0.46720.5,吸附过程容易进行;并且材料具备多离子同时吸附能力,重复使用5次仍有优异去除率。     

超支化聚醚胺杂化水凝胶的制备及其吸附行为研究

以1,8-对孟二胺为胺单体,与环氧封端的聚醚发生亲核加成/开环反应得到含双键的超支化聚醚胺,经双键与巯基的"点击化学"反应引入三甲氧基硅烷基团,通过甲氧基在纯水中水解交联得到超支化聚醚胺杂化水凝胶,采用红外光谱和扫描电镜对杂化水凝胶进行表征,并测得杂化水凝胶的平衡吸水率。以杂化水凝胶(Gel-3)为吸附剂对3种染料分子(甲基橙、中性红、丽春红S)进行吸附研究,考查了吸附时间和染料初始浓度对吸附量的影响。详细探讨了Gel-3对3种染料的吸附动力学模型和吸附等温线。结果表明:杂化水凝胶的饱和吸水率随着亲水性链段聚乙二醇二缩水甘油醚(PEO-DE)的增加而增加;饱和吸附量随着初始浓度的增加而增加;Gle-3对3种染料的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温线,是单分子层吸附过程。     

氧化石墨烯的制备及其对罗丹明B的吸附性能

采用改进Hummers法以石墨粉为原料制备氧化石墨烯(GO),利用红外光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜对其官能团、物相结构和表面形貌进行表征分析。研究所制备的GO对阳离子染料罗丹明B(RB)的吸附性能,考察了吸附时间、GO用量、吸附温度和溶液初始pH对吸附性能的影响。结果表明:GO吸附RB的适宜条件为:吸附时间70min、GO用量0.01g、温度30℃、pH=3,GO对RB的最大吸附量为2002.71mg/g。由吸附动力学及等温吸附模型分析可知,GO对RB的吸附符合准二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型。     

MWCNT/poly(MMA-AM)杂化膜的原位聚合制备及其苯与环己烷的吸附-溶胀性能

多壁碳纳米管(MWCNT)经HNO3/H2SO4混酸氧化处理、二氨基-二苯甲烷化学修饰后,得到胺功能化多壁碳纳米管(MWCNT—NH2);通过原位聚合制备多壁碳纳米管/甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺共聚物杂化膜。采用拉曼光谱、红外光谱、扫描电镜表征了多壁碳纳米管化学修饰前、后的结构和形貌;采用扫描电镜和zeta电位仪分析了杂化膜的结构和表面荷电特性;实验考察了杂化膜在苯、环已烷中吸附-溶胀性能。研究结果显示,MWCNT—NH2/poly(MMA-AM)杂化膜的表面zeta电位随MWCNT—NH2填充量的增加而增大,MWCNT—NH2在杂化膜中分散性较好;在碳纳米管填充量相同的情况下,MWCNT—NH2/poly(MMA-AM)杂化膜的苯平衡吸附-溶胀度与苯/环己烷吸附-溶胀选择性大于MWCNT/poly(MMA-AM)杂化膜。MWCNT—NH2/poly(MMA-AM)杂化膜的苯平衡吸附-溶胀度与苯/环己烷平衡吸附-溶胀选择性随MWCNT—NH2填充量的增加而增大;而MWCNT/poly(MMA-AM)杂化膜的苯平衡吸附-溶胀度随MWCNT填充量的增加略有增大,苯/环己烷平衡吸附-溶胀选择性随MWCNT填充量的增加呈下降趋势。研究结果表明,MWCNT—NH2/poly(MMA-AM)杂化膜对苯/环己烷具有苯优先选择吸附-溶胀的特性,且苯优先选择吸附-溶胀的特性随杂化膜中MWCNT—NH2填充量的增加而更加显著。     

磁性银杏叶生物炭对罗丹明B的吸附特性

以银杏叶为原料,经化学共沉淀法制备磁性生物炭(MBC),用XRD、SEM、BET和FT-IR等对其进行表征。将MBC应用于溶液中罗丹明B(RB)的吸附去除,考察pH值、吸附时间、溶液初始浓度和MBC用量等对吸附效率的影响。结果表明,MBC是一种很好的吸附剂,负载的铁以Fe_3O_4的形式散布在生物炭表面;在初始RB浓度为100 mg/L,MBC投加量为0.2 g,吸附120 min后达到平衡,溶液中RB的去除率达到99.34%。吸附过程符合准一级动力学模型(R~2=0.9914),颗粒内扩散方程拟合结果表明MBC对RB吸附受到液膜扩散和颗粒内扩散共同主导。吸附等温线拟合发现Langmuir-Freundlich (R~2=0.9934)模型能很好地描述RB吸附行为。MBC是一种去除水体中RB的高效吸附剂。     

壳聚糖/明胶/Y2O3杂化膜的制备、表征和对磷吸附性的研究

用阴离子表面活性剂SDS对Y2O3表面进行改性,并采用溶液共混法制备壳聚糖/明胶/Y2O3杂化膜。采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对杂化膜的表面形态和基团变化情况等进行表征,并对杂化膜的厚度、断裂强度、断裂伸长率等力学性能以及杂化膜对磷的吸附性能进行测试。结果表明:改性后的Y2O3在杂化膜中分散较均匀;杂化膜中,壳聚糖、明胶、Y2O3颗粒之间存在较强的氢键作用;加入适量的明胶和Y2O3,可以提高杂化膜的断裂强力和断裂伸长率;杂化膜对磷的平衡吸附量可以达到0.42mg/g。     

甘蔗叶活性炭对碱性嫩黄的吸附热力学和动力学研究

研究了甘蔗叶活性炭对碱性嫩黄(AO)的吸附行为,分析了其吸附热力学性质和动力学特性,初步探讨了吸附机理。结果表明,在50~310 mg/L浓度范围内,甘蔗叶活性炭对AO的吸附行为符合Langmuir等温方程,在303~323K温度范围内,甘蔗叶活性炭吸附AO的自由能ΔG0,吸附焓变ΔH0、吸附熵变ΔS0,表明吸附是一个自发的、吸热的熵增过程;吸附过程符合准二级动力学方程(R20.998),以化学吸附为主,同时受膜扩散和颗粒内扩散过程控制,膜扩散为吸附过程的主控步骤。     

超支化聚酰胺纳滤膜的制备及其吸附性能研究

以端氨基超支化聚酰胺为水相单体,对苯二甲酰氯为油相单体,采用界面聚合法通过控制单体浓度制备出具有荷负电特征的超支化聚酰胺纳滤膜。该膜对1 000mg/L NaCl、Na_2SO_4、MgCl_2、MgSO_4的脱除顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl,对硫酸钠的脱除率为73.5%。在明确该膜分离特征的基础上,着重考察了操作压力、Mg~(2+)浓度等因素对纳滤膜吸附镁离子性能的影响。结果表明,增大操作压力和进料液浓度均有助于缩短膜吸附达到平衡的时间,且吸附量略有增大;动力学模拟结果表明该膜的吸附动力学比较符合准一级动力学模型;并且理论分析初步表明镁离子主要吸附在膜表面及孔内部。     

高折射钛杂化苯基硅树脂制备及固化物性能研究

以苯基三甲氧基硅烷、二官能度硅氧烷、钛酸四丁酯(TBT)为原料,制备出一种高折射钛杂化苯基硅树脂(PPT),研究了TBT含量对硅树脂固化物性能的影响。研究结果表明:TBT含量增加,杂化硅树脂折射率增加,TBT含量为25%(wt,质量分数,下同)时,折射率可达1.686;TBT的引入对钛杂化硅树脂固化物电学性能与固化膜表面性能有一定影响,增加TBT含量,固化物介电常数增大,接触角减小;固化膜具有较好透过率,均大于76%;固化物具有良好的耐热性能,TBT含量为15%时,N2氛围800℃失重率可达82.9%。     

聚[1-(4-三甲基硅基)苯基-2-苯乙炔]/碳纳米管杂化膜的渗透汽化性能

采用聚[1-(4-三甲基硅基)苯基-2-苯乙炔](PTMSDPA)为膜材料,与碳纳米管(CNT)杂化制备PTMSDPA/CNTs杂化膜,研究了碳纳米管含量对杂化膜的气体分离、渗透汽化性能的影响。结果表明,PTMSDPA与碳纳米管间π-π相互作用使得碳纳米管在聚合物基体中实现均匀分散。当碳纳米管质量分数为15%时,PTMSDPA/CNTs杂化膜的氧气渗透系数出现极大值(2880 Barrers),为PTMSDPA均质膜的2.4倍;操作温度为30℃时,渗透汽化分离丁醇质量分数为1.5%的丁醇/水溶液,PTMSDPA/CNTs杂化膜的渗透通量、丁醇/水分离系数也达到极大值,分别为114 g/(m~2·h)和69。溶胀吸附实验结果表明,PTMSDPA/CNTs杂化膜的丁醇/水渗透汽化性能主要来源于溶解选择性。     

Co-MOF-74杂化膜的制备及其甲苯/正庚烷分离性能研究

以超支化聚合物Boltorn W3000为分离层材料,Co-MOF-74为促进传递粒子,1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用浸渍-热交联的方法制备Co-MOF-74/W3000杂化膜.CoMOF-74中含有大量配位不饱和的金属位点和苯环,有助于提高膜对芳烃化合物的吸附选择性.利用粉末X射线衍射分析(PXRD)、热重分析(TGA)、电镜(SEM)和能量弥散X射线谱(EDS)对杂化膜的组成及膜的表面进行了表征,结果表明Co-MOF-74被成功添加到杂化膜中,并且Co-MOF-74的添加对膜的结构和形貌具有一定的影响.主要考察了Co-MOF-74的负载量对膜渗透汽化分离性能的影响.结果表明,掺杂Co-MOF-74可以提高W3000膜对甲苯/正庚烷混合物的分离性能.当Co-MOF-74的负载量(质量分数)为6%时,添加Co-MOF-74后的杂化膜Co-MOF-74/W3000-6.0具有最佳的分离性能:其通量为89g/(m~2·h),分离因子为7.6,并且在30h内可稳定运行.     

一种提锂杂化膜的制备及其提锂性能研究

将提锂吸附剂前驱体尖晶石型锰氧化物（Spinel-type manganese oxide,SMO）Li_1.6-Mn_1.6O₄与聚氯乙烯（PVC）杂化,采用溶剂-非溶剂交换法成功制备了用于海水提锂的平板膜.该杂化膜用酸处理抽出其中的锂得到具有提锂性能的膜,对膜进行了一系列提锂性能测试.实验结果表明,酸洗处理后的膜对富锂溶液中锂的吸附约6 h达平衡,最大吸附量为29 mg/g,之后采用0.5 mol/L HCl溶液脱锂约1 h锂的脱出基本达到平衡,Li⁺的脱附率在95%左右,锰的溶损率在3.5%左右.该膜在含有Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子的竞争吸附过程中对Li⁺表现出很好的选择性,同时重复实验也表明,这种提锂杂化膜具有很好的稳定性.     

高分子膜载体固定化木瓜蛋白酶吸附动力学

采用静态吸附法研究了高分子膜载体尼龙6固定化木瓜蛋白酶的吸附特性,从热力学和动力学角度探讨了吸附机理。结果表明,等温吸附过程符合Freundlich模型,283 K、pH 6.0时,尼龙6对木瓜蛋白酶的饱和吸附量为1.692 mg/g。动力学吸附过程符合准二级动力学方程,在283 K2、93 K和303 K时,平衡吸附量的计算值(qe,cal)分别为1.778 mg/g、1.780 mg/g和1.800 mg/g,与实验值接近。     

磺酸型螯合吸附材料对Cd(Ⅱ)的吸附动力学及热力学

将对羟基苯磺酸钠(SHBS)接枝到PGMA/SiO2微粒的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)大分子链上,成功地制备出一种新型的磺酸型螯合吸附材料SHBS-PGMA/SiO2,研究了其对Cd(Ⅱ)的吸附行为。结果表明,SHBS-PGMA/SiO2对Cd(Ⅱ)有很强的螯合吸附能力,吸附容量可以达到0.40mmol/g。吸附行为符合Langmuir与Freundlich吸附模型和准二级动力学方程式,并分别计算了吸附过程的焓变(ΔH)、吉布斯自由能变(ΔG)和熵变(ΔS)等热力学参数。结果表明,该吸附过程是自发的吸热过程。