球形聚合单宁-纤维素树脂的制备及吸附性能

单宁与多聚甲醛交联合成单宁酚醛聚合物,再以环氧氯丙烷为交联剂,将单宁酚醛聚合物与纤维素通过反相悬浮交联制备球形聚合单宁-纤维素树脂。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对球形聚合单宁-纤维素树脂的结构进行了表征,并考察了球形聚合单宁-纤维素树脂对盐酸小檗碱的吸附性能。结果表明,球形聚合单宁-纤维素树脂具有多孔的结构,树脂网络中含有大量的酚羟基;球形聚合单宁-纤维素树脂对盐酸小檗碱具有较好的吸附性能,当盐酸小檗碱浓度为600 mg·L~(-1)、吸附温度为298 K时,最大饱和吸附量可达245.92mg·g~(-1);球形聚合单宁-纤维素树脂对盐酸小檗碱的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和准二级吸附动力学方程,热力学研究数据表明球形单宁-纤维素树脂对盐酸小檗碱的吸附是一个自发放热的物理吸附过程。该树脂在分离提纯生物碱方面具有潜在的应用前景。     

羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂的制备及性能研究

制备了羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂,并研究了吸附树脂对亚甲基蓝的吸附性能。羧甲基纤维素与单宁结合,通过羧甲基纤维素羧基与单宁酚羟基的协同作用,能有效提高吸附树脂对亚甲基蓝的吸附性能,最大吸附容量可达1 300 mg/g。在亚甲基蓝溶液初始质量浓度为1 000 mg/L,吸附剂投加质量浓度为1.5 g/L时,吸附树脂对亚甲基蓝的吸附率可达98%以上,且羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂具有较好的重复使用性能。     

吡啶基聚合离子液体的制备及其对油中噻吩硫的吸附性能

以4-乙烯基吡啶（VP）和1,4-对二氯苄（PXDC）为原料,通过自由基聚合和季铵化交联反应,制得了一种高度交联的离子液体聚合物--PVP-PXDC。采用凝胶渗透色谱法、元素分析法、红外光谱分析法、扫描电镜、热重分析及比表面积分析等分析方法对离子聚合物的组成、结构、形貌、热稳定性及比表面积、孔结构参数等进行了表征,并考察了吸附剂的脱硫性能。结果表明,先通过聚合得到重均分子量16万以上的PVP线性聚合物,再在DMF溶剂中按VP与PXDC摩尔比2：1加入交联剂,可得到平均孔径为17.8 nm聚合离子液体介孔材料,其热分解温度在250℃以上,比表面积为56.9 m²·g^-1。在油/剂质量比50：1和30℃条件下,其对1000 mg·kg^-1模型油中二苯并噻吩（DBT）、苯并噻吩（BT）和噻吩（T）的吸附量分别为5.65、5.48和4.53 mg S·g^-1,远高于常规吡啶基离子液体,吸附等温线符合Freundlich方程。     

共聚物接枝蛋白离子交换色谱介质制备及性能

高容量蛋白质色谱介质是色谱过程高效化的材料基础和重要前提。采用原子转移自由基聚合（ATRP）技术,以甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为单体化合物合成了多种无规共聚物接枝离子交换色谱介质,并对其蛋白质吸附性能进行研究。单体总浓度一定情况下共聚物接枝色谱介质孔道半径（r_pore）随MMA浓度升高而增大,反映出接枝共聚物链渐趋塌陷的特征。蛋白质吸附结果表明,溶菌酶吸附容量取决于介质的离子交换容量;而抗体吸附容量则与rpore及相应的聚合物层厚度变化密切相关。随着聚合物层厚度的增大,聚合物层对抗体的空间排阻作用增强,抗体吸附容量下降。此外,引入MMA优化共聚物分子链可显著提高蛋白质吸附量,在SEP-gS30/M30介质中抗体和溶菌酶的饱和吸附量分别达到237 mg·g^-1和380 mg·g^-1。无规共聚物接枝离子交换色谱介质孔道内聚合物层厚度和蛋白质吸附也受无机盐浓度调控。     

聚丙烯酸钠包覆Fe3O4磁性交联聚合物的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能

采用溶液分散聚合和Ca²⁺表面交联制备了聚丙烯酸钠包覆Fe₃O₄的磁性交联聚合物（CPAANa@Fe₃O₄）,对其进行了XRD、FT-IR、SEM和TGA等表征。以CPAANa@Fe₃O₄为吸附剂研究了CPAANa@Fe₃O₄对水溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的静态吸附,考察了溶液pH、吸附剂投加量、金属离子初始浓度对吸附的影响。结果表明：CPAANa@Fe₃O₄在pH 2～6范围内均具有较好的吸附性能,当吸附剂投加量分别为1.0 g·L^-1和1.6 g·L^-1时对初始浓度分别为200 mg·L^-1的Pb²⁺和100 mg·L^-1的Cd²⁺的去除率达到最大,可使Pb²⁺实现达标排放（GB 8978-1996）;CPAANa@Fe₃O₄对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附动力学符合准二级模型,吸附等温线符合Langmuir模型,对Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为454.55 mg·g^-1和275.48 mg·g^-1。将CPAANa@Fe₃O₄用于处理实际电解矿浆废水,发现能有效吸附其中的Pb²⁺和Cd²⁺,具有潜在实用价值。     

牛血清白蛋白纳米球接枝杨梅单宁的制备以及吸附去除水体中Pb2+的性能

采用去溶剂法和杨梅单宁-戊二醛固化接枝制备得到杨梅单宁（BT）接枝牛血清白蛋白（BSA）纳米球（BSA-BT-NSs）吸附材料，并系统探讨了其在不同吸附条件下对水体中Pb²⁺的吸附去除性能。研究结果表明：50%用量杨梅单宁（基于BSA-NSs量）接枝固化得到的BSA-BT-NSs具有较好的球形结构和良好的分散性。在吸附实验中，Pb²⁺初始浓度为250mg/L、pH 5.0、温度为298K 条件下吸附20min，BSA-BT-NSs（0.4g/L）对Pb²⁺的吸附效果最佳，最大吸附容量为76mg/g，优于多数同类型吸附材料。BSA-BT-NSs对Pb²⁺吸附过程符合Langmuir方程和准二级吸附动力学模型，且吸附后的BSA-BT-NSs经0.1mol/L 硝酸进行解吸取得了92.04％的良好解吸效果，并可再次重复使用。进一步分析其Pb²⁺吸附机理，表明BSA-BT-NSs中的氨基氮原子、羟基和羧基氧原子作为电子供体参与了与Pb²⁺的空轨道发生配位作用。     

磁性锂皂石复合聚合物吸附树脂的合成及性能

以聚乙烯亚胺(PEI)改性磁性纳米粒子和锂皂石为物理交联剂,聚乙二醇双丙烯酸酯为化学交联剂,采用水溶液自由基聚合制备了磁性锂皂石复合聚合物吸附树脂,并对其结构和性能进行了初步研究,磁性锂皂石复合聚合物吸附树脂具有磁性Fe₃O₄的特征衍射峰,锂皂石以纳米片层结构无规分布于非晶态聚合物基体,磁性纳米粒子、γ-氯丙基三甲氧基硅烷(CPTMO)改性磁性纳米粒子及PEI改性磁性纳米粒子分散液的Tyndal效应和磁响应性均较为显著,磁性锂皂石复合聚合物吸附树脂具有较高的耐酸性能,60 min重金属离子吸附趋于平衡,90 min达到吸附平衡,Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺的平衡吸附量分别达到238、259和466 mg/g。     

生物质阴离子树脂的合成、表征及吸附性能

采用环氧氯丙烷、二乙烯三胺和三乙胺等对麦草秸秆进行化学改性,制备改性麦草秸秆阴离子交换树脂（改性麦秸树脂）,研究改性麦秸树脂的性能指标并重点考察其对水体中NO^-₃的吸附性能及效果。 研究结果表明,改性麦秸树脂引入了带正电荷的胺基基团,可以显著提高对NO^-₃的吸附性能;拉曼、红外光谱及zeta电位分析证明改性麦秸树脂对NO^-₃的吸附机理为离子交换;吸附过程符合Langmuir等温吸附模式;竞争吸附实验结果表明,改性麦秸树脂对不同阴离子的竞争吸附顺序为SO^2-₄>H₂PO^-₄>NO^-₃>NO^-₂,改性麦秸树脂对NO^-₃的最大吸附量为52.1 mg·g^-1,与商业树脂相当;柱吸附实验表明,改性麦秸树脂对NO^-₃的柱饱和吸附量为45.2 mg·g^-1,0.1 mol·L^-1的NaCl及HCl溶液均可有效再生改性麦秸树脂。     

聚间苯二胺/碳纳米管复合材料制备及其电容法脱盐研究

采用原位氧化聚合方法制备聚间苯二胺（PmPD）和碳纳米管（CNT）复合电极材料（PmPD@CNT）,考察了PmPD的添加对复合材料亲水性、电化学性能的影响,研究了以PmPD@CNT为电极的电容法脱盐（Capacitive Deionization,CDI）性能。扫描电镜和透射电镜分析表明PmPD的球形形貌保留在复合材料中且均匀包裹在CNT外表面。接触角测试证明,与CNT （107°）相比,PmPD@CNT的接触角（61°）显著降低,亲水性明显提高。X射线衍射和拉曼光谱图的测试结果证明PmPD@CNT相比CNT有更多的缺陷点位,有利于提高离子吸附能力。电化学测试证明,PmPD@CNT （72.5 F·g^-1,0.071 Ω）比CNT （27.4 F·g^-1,0.089 Ω）具有更高的比电容和较低的电阻。将PmPD@CNT制备成固体电极用于CDI组件进行饱和脱盐测试,结果表明以500 mg·L^-1的NaCl溶液为原料液及1.4 V操作电压条件下,该复合电极的盐吸附量为16.64 mg,对应的比吸附量为35.40 mg·g^-1,平均吸附速率为10.11 mg·g^-1·min^-1,PmPD@CNT的比吸附量和平均吸附速率分别是CNT的2.4和1.4倍。PmPD@CNT因其良好的亲水性,优异的电化学性能和脱盐性能,有望成为有竞争力的CDI电极材料。     

ABS树脂废水胶乳浓度对破乳的影响

以ABS树脂接枝聚合工段废水为研究对象,聚合氯化铝（PAC）为破乳剂,考察了胶乳浓度对破乳效果的影响。结果表明,不同胶乳浓度下均存在优化的药剂投加量区间,投加量过小或过大均会造成破乳效果不佳。随着胶乳COD浓度由13012 mg·L^-1下降至192 mg·L^-1,单位胶乳COD的优化药剂投加量由6.1~10.8 mg·g^-1增加至7.7~13.8 mg·g^-1,区间向右移动,最佳COD去除率由99.30%下降至91.24%。稀释前后最优单位胶乳COD的药剂投加量提高了40%左右。PAC对ABS树脂废水胶乳的破乳机理以吸附-电性中和为主,随着PAC投加量的增加,胶粒Zeta电位逐渐升高,Zeta电位在-23~13 mV范围内,胶乳可有效破乳。     

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。     

聚酰胺接枝纤维素的合成及对金属离子的吸附性能

以葡萄秸秆为原料提取纤维素,以环氧树脂为交联剂,将聚酰胺交联到纤维素上制得聚酰胺-葡萄纤维素吸附剂。测定聚酰胺-葡萄纤维素吸附剂对Co2+和Fe2+的吸附性能,并研究环氧树脂用量、反应温度和吸附平衡时间对吸附性能的影响。结果表明,当反应温度25℃、吸附平衡时间60 min和m(聚酰胺)∶m(葡萄纤维素)∶m(环氧树脂)=2∶1∶1.5时,制备的聚酰胺-葡萄纤维素吸附剂的吸附性能最好。聚酰胺-葡萄纤维素吸附剂对Co2+和Fe2+的吸附均在60 min后达到平衡,Fe2+和Co2+的最大吸附容量分别为22.40 mg·g-1和16.82 mg·g-1。     

COS吸附剂的性能评价

以γ-Al_2O_3为主要组成,添加质量分数2%~5%的Cu O、2%~5%的Zn O和1%~2%Mo O_3,采用盘式造粒成型工艺制备(2~3)mm的球形颗粒,通过烘干和焙烧制备出比表面积(200~250)m~2·g~(-1)的载体,然后用碱金属氢氧化物对载体进行修饰,制得COS吸附剂,并考察其对COS的吸附性能。结果表明,通过添加活性氧化物的产品对COS的吸附性能良好,对COS吸附容量达11.5 mg·g~(-1),可将COS脱除至0.02 mg·m~(-3)。     

Static and dynamic adsorption of fluoride using La(Ⅲ)-loaded chitosan beads crosslinked with EGDE

利用乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)替代戊二醛对壳聚糖微球进行交联,然后负载稀土镧离子La(Ⅲ),制备得到新型的除氟剂（CEB-La）。研究了CEB-La对F^-的静态和动态吸附性能。静态吸附实验结果表明：该除氟剂的静态吸附条件为pH7.0、温度50℃、吸附时间60 min、振荡频率120 r·min^-1;当CEB-La用量3 g·L^-1时,对浓度10 mg·L^-1含氟水的除氟率可达92.9%;CEB-La对F^-的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温线,饱和吸附容量为25.7 mg·g^-1;拟二级动力学方程能较好地描述CEB-La对F^-的吸附动力学过程;CEB-La吸附饱和后,经NaOH溶液处理后再与镧离子螯合,可有效再生;共存阴离子特别是CO ^{2 -}₃ 和HCO^-₃对CEB-La的除氟性能有不利影响。动态吸附实验结果表明：进水流量3 ml·min^-1时,CEB-La适于处理F^-浓度2～15 mg·L^-1的含氟水;利用Thomas模型可较好地描述CEB-La对F^-的动态吸附特征,动态饱和吸附容量为3.67 mg·g^-1。因此,CEB-La的除氟性能优越,再生方法简单,使用成本较低,具有较好的应用前景。     

纳米腐殖酸动态吸附废水中镉离子及其洗脱特性

在静态法研究纳米腐殖酸吸附模拟含镉废水基础上搭建考察模拟含镉废水中镉离子在吸附剂上动态吸附及洗脱特性的吸附柱实验装置,考察镉离子溶液浓度、吸附(脱附)温度、共存离子和进料流速对穿透吸附量和饱和吸附量的影响,运用Thomas模型研究了纳米腐殖酸柱吸附过程动力学机理,测定了再生后纳米腐殖酸的穿透吸附量和饱和吸附量,结果表明:初始镉离子浓度150 mg·L^-1和流速10 ml·min^-1下,其饱和吸附量分别为426.3 mg·g^-1和405.5 mg·g^-1;Thomas模型所得饱和吸附量q_em分别为364.1、436.1和441.9 mg·g^-1;洗脱峰镉离子浓度分别为3.3、12.0和22.0 g·L^-1;共存离子SO₄^2-浓度增加,纳米腐殖酸对镉离子的穿透吸附量和饱和吸附量降低;吸附和脱附均可常温工况进行。经30次吸附和再生后,穿透吸附量和饱和吸附量无明显降低。用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)对纳米腐殖酸吸附再生前、后性能进行表征,结果表明:纳米腐殖酸物化性能稳定,形貌基本无变化,尺度发生一定程度减小,表面及内部的氨基、羟基等对吸附镉离子均发挥有效作用,该材料可满足重复使用。     

纳米腐殖酸基离子交换复合树脂动态吸附-脱附冶金镍镉废水

系统研究了纳米腐殖酸基离子交换复合树脂在多离子共存体系中对Ni²⁺/Cd²⁺的选择吸附性能。以此为基础,通过多柱串联、饱和吸附、洗脱液套用方法完成了对Ni²⁺、Cd²⁺冶金废水资源化治理研究,用扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG-DTA)、X射线光电子能谱仪(XPS)及N₂吸附-脱附分析仪(BET)等物理手段对复合树脂的微观形貌、化学结构、耐热性、元素组分变化及孔径分布进行表征。研究结果表明:纳米腐殖酸基复合树脂对Ni²⁺、Cd²⁺离子具有吸附速度快[0.55～1.50 mg·(g·min)^-1]、交换容量高(Ca²⁺、Mg²⁺共存体系中对Ni²⁺、Cd²⁺吸附容量分别为139 mg·g^-1和148 mg·g^-1)、选择性能好等优点,回收溶液中镍和镉离子浓度和纯度高(分别为45.15 g·L^-1和 39.17g·L^-1,且C_Ni(Ⅱ)/C_total 0.989,C_Cd(Ⅱ)/C_total 0.994);吸附-洗脱200次后,其物理、化学结构性能稳定;断面形貌变化不明显,交换容量基本不变,可重复使用;比表面积、平均孔径及孔容分别为1189.85 m²·g^-1、30.2 nm 和0.96 cm³·g^-1,热稳定性能好;氮含量从16%降至12%、氧含量由26.49%升至29.96%,交换容量由5.38mmol·g^-1升至6.06 mmol·g^-1。     

Superior adsorption performance of graphitic carbon nitride nanosheets for both cationic and anionic heavy metals from wastewater

Water pollution caused by highly toxic Cd(II), Pb(II), and Cr(VI) is a serious problem. In the present work,a green and low-cost adsorbent of g-C_3N_4 nanosheets was developed with superior capacity for both cationic and anionic heavy metals. The adsorbent was easily fabricated through one-step calcination of guanidine hydrochloride with thickness less than 1.6 nm and specific surface area of 111.2 m~2·g~(-1). Kinetic and isotherm studies suggest that the adsorption is an endothermic chemisorption process, occurring on the energetically heterogeneous surface based on a hybrid mechanism of multilayer and monolayer adsorption. The tri-s-triazine units and surface N-containing groups of g-C_3N_4 nanosheets are proposed to be responsible for the adsorption process.Further study on pH demonstrates that electrostatic interaction plays an important role. The maximum adsorption capacity of Cd(II), Pb(II), and Cr(VI) on g-C_3N_4 nanosheets is 123.205 mg·g~(-1), 136.571 mg·g~(-1),and 684.451 mg·g~(-1), respectively. The better adsorption performance of the adsorbent than that of the recently reported nanomaterials and low-cost adsorbents proves its great application potential in the removal of heavy metal contaminants from wastewater. The present paper developed a promising adsorbent which will certainly find applications in wastewater treatment and also provides guiding significance in designing adsorption processes.     

梳状弱碱性树脂对丁二酸高浓度循环解吸

建立了一种有效的、低能耗的从梳状弱碱性（MKF-D30X）树脂上解吸丁二酸的工艺。考察了解吸剂用量（体积）、解吸温度、分段解吸及分段循环解吸对MKF-D30X树脂解吸附丁二酸的影响。结果表明,MKF-D30X树脂对溶液中的丁二酸（25 mg·ml^-1）有很好的吸附作用,吸附量高达425 mg·（g干树脂）^-1。当解吸温度为50℃,每个阶段用10 ml、1.0 mol·L^-1 HCl解吸剂,两阶段解吸3 g吸附饱和的树脂,第1阶段解吸得到的丁二酸浓度可高达52.4 mg·ml^-1,将丁二酸浓度提高到原液浓度的209.6%;在此基础上再进行分段循环解吸,不仅可以维持第1阶段获得的高浓度丁二酸,且可同时获得第2阶段2倍收率的高浓度丁二酸,达到了高浓度、高效率解吸丁二酸的目的。另研究表明,分段循环解吸液再作为解吸剂,其中丁二酸的浓度对丁二酸解吸效果没有明显影响。