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。     

磁性纳米Fe3O4@TiO2可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)

通过溶胶-凝胶法、水热法和煅烧法,成功制备出具有光催化活性的Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料,将超顺磁性的Fe₃O₄与TiO₂复合,实现材料的快速回收与可见光响应能力的结合。进一步将Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料应用于Cr(Ⅵ)的去除,实验结果表明,在可见光照射下Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力是P25的1.96倍。并深入探究了Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量、Cr(Ⅵ)溶液的pH以及空穴去除剂对Fe₃O₄@TiO₂可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)能力的影响,实验表明当Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量为1.0 g/g,添加甲酸作为空穴去除剂并且溶液pH=2时Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力最佳,此条件下Cr(Ⅵ)的去除率达到99.85%,重复使用4次,催化能力依然保持较高水平。此外,Fe₃O₄@TiO₂对5~500 mg/L浓度范围内的Cr(Ⅵ)都具有良好的去除能力。Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料对Cr(Ⅵ)具备优异的去除能力,具有良好的应用前景。     

阴离子β-环糊精/Fe3O4磁性微球对Cu2+的吸附

通过对b-环糊精（b-CD）改性制备了阴离子b-环糊精/Fe₃O₄磁性微球（b-CDM）,并研究了b-CDM对Cu²⁺吸附的热力学、动力学及循环使用性能,借助数学拟合的方法得到了吸附热力学和动力学参数,探讨其吸附机理。研究表明,b-CDM对Cu²⁺的吸附是一个自发的放热过程,Langmuir与Freundlich等温吸附模型均适用于b-CDM对Cu²⁺的吸附研究,b-CDM对Cu²⁺的吸附经历颗粒外部扩散-孔隙扩散-吸附反应3个阶段,该吸附过程既存在物理吸附,又有化学吸附,在吸附温度298、308、318 K下得到的吸附速率常数分别为0.0906、0.1161、0.1674 g·mmol^-1·min^-1,吸附表观活化能为24.12 kJ·mol^-1,且随着介质中Cu²⁺平衡吸附量的增大,b-CDM对Cu²⁺的吸附驱动力由焓变转变为熵变。b-CDM重复利用8次后,对Cu²⁺的除去率由首次使用时的95.20%下降至88.21%。     

羧基化磁性Fe3O4复合材料的制备及其对水体中Pb2+的吸附研究

以采用共沉淀法制备的磁性Fe₃O₄为核,通过硅烷化及酰胺化反应,制备了羧基化磁性Fe₃O₄复合材料（Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH）,通过红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、磁强度计（VSM）和X射线衍射仪（XRD）等对复合材料的结构进行了表征,并对不同作用条件下Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺的效果及Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH的重复使用效能进行了研究。结果表明,具有Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH结构的复合材料已被成功被制备,且该材料仍然能够实现快速磁性分离;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的静态吸附动力学数据更符合准二阶动力学,吸附时间为100 min、pH=4.5、Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH用量为1.0 g/L时,Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的最大吸附容量为208.7 mg/g,且Langmuir方程更能描述该吸附等温过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附是吸热过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附量随时间延长先增加后趋于稳定,随pH值的增加先增加后减小;相比于一价阳离子,溶液中二价Ca²⁺、Mg²⁺的存在对吸附反应具有一定抑制作用;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺后可洗脱再生,连续重复使用6次后对Pb²⁺的去除率仍大于50 %。     

Fe3O4/聚甲基丙烯酸羟乙酯改性磁性微球对Al3+的吸附

以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,采用悬浮聚合法制备Fe3O4/聚甲基丙烯酸羟乙酯磁性微球(mPHEMA),并经改性后制得一种新型吸附剂(M-mPHEMA).采用扫描电镜、X射线衍射、元素分析等对其进行了表征,并考察了它对Al3+的吸附性能.结果表明,制备的球形磁性吸附剂粒径45～70μm,对Al3+的饱和吸附容量为428μmol/g.pH 5～7时吸附容量最大.对饮用水的测试结果表明,M-mPHEMA对Al3+的去除率达98%,高于其他离子.用1 mol/L HNO3脱附,Al3+脱附率达98.5%,吸附剂有良好的重复使用性.     

Fe_3O_4基多功能磁性纳米颗粒吸附重金属研究进展

近年来,水体重金属污染越来越引起人们的关注。吸附法是去除水中重金属污染的一种简单高效的方法。磁性纳米颗粒作为吸附剂,具有比表面积大、便于分离等特点,但同时也存在着易团聚、分散性差的缺点。因此,需要对其进行表面修饰与功能化,以改进其分散特性及反应活性。综述了不同方法修饰的Fe3O4基多功能化磁性纳米颗粒在水体重金属吸附去除领域的应用,总结了功能化磁性纳米颗粒吸附去除重金属的优缺点,并对磁性纳米颗粒在重金属污染水体治理中的应用前景进行了展望。     

磁性Fe3O4纳米粒子的制备

磁性四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子以其比表面积大、低毒性和良好的生物相容性等物理化学性质而得到广泛关注。采用共沉淀法制备磁性四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子,并通过单因素实验优化制备工艺。结果表明,制备Fe_3O_4纳米粒子的优化工艺参数为:Fe~(2+)与Fe~(3+)浓度比为1.00∶1.50、铁盐浓度为0.30 mol·L~(-1)、反应温度为60℃、 NaOH溶液的浓度为0.25 mol·L~(-1)。该条件下,Fe_3O_4纳米粒子形貌为球形,平均粒径为65.15 nm,饱和磁强度为63.5 emu·g~(-1)。     

TOCNF与磁性羧甲基壳聚糖纳米粒子复合物的制备及吸附Pb2+的特性

水体中铅污染对环境及人的健康安全造成了极大的危害。本文将四甲基呱啶（TEMPO）氧化的纤维素纳米纤维（TEMPO-oxidized cellulose nanofibers,TOCNF）与磁性羧甲基壳聚糖纳米粒子（magnetic carboxymethyl chitosan nanoparticles,MCCN）交联复合制备一种经济高效且对环境无毒害的Pb²⁺吸附剂,对复合前后的材料进行结构表征。通过单因素实验研究pH、Pb²⁺初始浓度、吸附时间及温度对Pb²⁺吸附效率的影响,确定最优吸附条件后比较TOCNF/MCCN及TOCNF对Pb²⁺的吸附效果,研究复合材料对Pb²⁺的吸附特性。研究结果表明,Fe₃O₄成功被羧甲基壳聚糖纳米粒子包裹并与TOCNF交联复合,在最优吸附条件（pH=5,Pb²⁺初始浓度为100mg/L,吸附时间为240min,常温下进行实验）下,TOCNF/MCCN吸附Pb²⁺的饱和容量为193.5mg/g,比TOCNF高了近一倍。复合吸附剂吸附Pb²⁺的过程更符合准二级动力学方程,说明决定吸附速率的主要是化学吸附。等温吸附方程的相关系数R²表明,Langmuir方程能更好地拟合吸附过程,说明复合吸附剂对Pb²⁺的吸附主要是表面基团的单分子层吸附。通过线性方程的斜率计算得到的理论饱和吸附量为201.1mg/g,与实际值差3.8%,经过5次解吸再吸附的过程,吸附剂的吸附效率仅下降了13%,表明该吸附剂有良好的可再生性,具有很好的应用前景。     

PSSMA修饰磁性氧化石墨烯对Pb2+、Cu2+ 的吸附性能

以氧化石墨烯(GO)、FeCl_3·6H_2O及聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)钠盐(PSSMA)为主要原料,通过简便一步溶剂热法制备了阴离子聚电解质修饰磁性氧化石墨烯(MGO@PSSMA),并将其用于水溶液中重金属Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附去除。采用FTIR、SEM、TEM、VSM和DLS对制备的MGO@PSSMA进行了表征。考察了溶液pH、吸附时间、溶液初始质量浓度对Pb~(2+)、Cu~(2+)在MGO@PSSMA及未经PSSMA修饰磁性氧化石墨烯(MGO)上吸附的影响。探讨了吸附等温过程、吸附动力学及吸附作用机理。结果表明:MGO表面引入PSSMA可有效增加其对Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附量。在pH=5,溶液初始质量浓度为300 mg/L时,MGO@PSSMA对Pb~(2+)和Cu~(2+)的实际吸附量达141.1和104.8 mg/g。当溶液初始质量浓度为150 mg/L时,MGO@PSSMA对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附平衡时间分别为2和1.5 min。MGO@PSSMA对Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附动力学及吸附等温数据分别符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型。使用乙二胺四乙酸(EDTA)和HCl可实现MGO@PSSMA的有效再生;通过外加磁场作用可实现MGO@PSSMA的回收再利用。     

聚丙烯酸改性凹土对Pb2+、Ni2+和Cr3+的选择性吸附

通过凹土的表面功能化开发高性能低成本的吸附材料,采用溶液聚合法在其表面接枝聚丙烯酸,制备出聚丙烯酸/凹土吸附材料(PAA/ATP),系统考察了PAA/ATP对Pb²⁺、Ni²⁺和Cr³⁺三元混合体系的吸附性能。结果表明:PAA/ATP复合吸附材料的有机物接枝率为14.1%,其结构中出现聚丙烯酸的特征官能团;PAA/ATP吸附Pb²⁺的动力学符合拟二级动力学,即化学吸附是速率控制步骤,说明PAA/ATP对Pb²⁺的吸附是一个有化学作用的过程,吸附过程与Pb²⁺和吸附剂PAA/ATP表面官能团之间的电子转移或电子共用有关;PAA/ATP对Pb²⁺的吸附符合Langmuir吸附等温模型;PAA/ATP对Pb²⁺、Ni²⁺和Cr³⁺的竞争吸附能力依次为Pb²⁺ > Cr³⁺ > Ni²⁺,即对Pb²⁺具有较好的选择性吸附。     

改性果胶-Fe3O4磁性微球制备及对Pb 2+吸附性能

合成了一种琥珀酸酐改性果胶-四氧化三铁（Fe₃O₄）磁性微球吸附剂,分别采用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等手段对样品进行了表征,并研究了其吸附铅离子（Pb ²⁺）的性能。研究结果表明：成功制备了琥珀酸酐改性果胶-Fe₃O₄磁性微球,改性果胶包覆四氧化三铁几乎没有改变Fe₃O₄的尖晶石结构,其表面疏松多孔;改性果胶-Fe₃O₄磁性微球对铅离子的吸附符合准二级动力学方程、Langmuir等温吸附方程,吸附过程主要为化学吸附。最佳吸附条件：吸附时间为600 min,吸附温度为40 ℃,溶液pH为5,吸附剂添加量为20 mg,溶液中Pb ²⁺质量浓度为800 mg/L。改性果胶-Fe₃O₄磁性微球吸附剂用于脱除毛蚶子、扇贝酶解液中的Pb ²⁺,Pb ²⁺去除率分别为76.47%和80.34%,效果良好。     

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。     

Preparation of thiourea functionalized polyvinyl alcohol‐coated magnetic nanoparticles and their application in Pb2+ ions adsorption

We have prepared a novel kind of magnetic nanoparticle with high adsorption capacity and good selectivity for Pb²⁺ ions by modifying the magnetic nanoparticles with polyvinyl alcohol (PVA) and thiourea. The resultant magnetic nanoparticles were used to adsorb Pb²⁺ ions from aqueous solution. The influence of the solution pH, the adsorption time, the adsorption temperature, coexisting ions, and the initial concentration of Pb²⁺ ions on the adsorption of Pb²⁺ ions were investigated. The results indicated that Pb²⁺ ions adsorption was an endothermic reaction, and adsorption equilibrium was achieved within 30 min. The optimal pH for the adsorption of Pb²⁺ ions was pH 5.5, and the maximum adsorption capacity of Pb²⁺ ions was found to be 220 mg/g. Moreover, the coexisting cations such as Ca²⁺, Co²⁺, and Ni²⁺ had little effect on adsorption of Pb²⁺ ions. The regeneration studies showed that thiourea functionalized PVA‐coated magnetic nanoparticles could be reused for the adsorption of Pb²⁺ ions from aqueous solutions over five cycles without remarkable change in the adsorption capacity. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40777.     

小球藻吸附水体中Cd~(2+)、Pb~(2+)和Cu~(2+)的试验研究

为了研究小球藻藻体吸附水体中Cd2+、Pb2+和Cu2+的情况,在检测了典型电子垃圾处理区水体中重金属Cd、Pb和Cu浓度的基础上,采用冷冻干燥的小球藻藻体在模拟重金属离子溶液中进行吸附试验。结果表明,水体中重金属Cu的浓度较高,Cd和Pb的污染程度较严重。藻体对于Pb2+的去除效果较好,去除率和去除量分别达到88.42%和13.262 4 mg/g;Cu2+的去除率较低,但去除量高达17.480 6 mg/g;Cd2+去除率较高,但去除量仅有0.433 7 mg/g。     

Magnetic properties and self-heat behaviors of core@shell structured MnFe2O4@Fe3O4 magnetic nanoparticles

In this work, a facile solvothermal synthesis of MnFe₂O₄ nanoparticles is followed by an easy and reproducible process to envelop the synthesized MnFe₂O₄ nanoparticles with iron oxide nanoparticles using ethanol and ethylene glycol as solvents. All prepared MnFe₂O₄ nanoparticles show a homogenous distribution of spherical particles with an average particle size between 12 and 16 nm. The encapsulation process of MnFe₂O₄ nanoparticles does not affect their homogenous distribution with a very thin layer of Fe₃O₄ on the shell structure. The magnetic properties showed a superparamagnetic character with enhanced magnetic properties of MnFe₂O₄@Fe₃O₄ compared to pure MnFe₂O₄, which has been verified by magnetization and electron spin resonance. The heating efficiency of the prepared samples was evaluated in terms of the specific loss power using the calorimetric method. The synthesized MnFe₂O₄ nanoparticles show a significantly high value of about 72 W/g, which got doubled in the core@shell structure and reached 140 W/g at 189 kHz and 10kA/m of the magnetic field.     

Fe_3O_4磁性纳米微粒的制备及药物缓释性能的研究

采用水热法制备了Fe3O4磁性纳米微粒,采用FTIR、XRD和SEM等技术对样品的粒径、晶体结构和形貌进行了表征,选用盐酸多西环素为模型药物,研究了不同药物浓度条件下Fe3O4磁性纳米微粒的吸附性能以及不同pH条件下的药物释放行为。结果表明:Fe3O4磁性纳米微粒在药物浓度0.1 g/L时,对药物吸附率高,达到46.2%,pH=3时药物缓释性能佳。     

废啤酒酵母同步吸附水中Pb2+、Zn2+、Cd2+的研究

利用废啤酒酵母同步吸附处理含Pb2+、Zn2+、Cd2+废水,考察了初始pH、反应时间和初始浓度等因素对去除率的影响,并对吸附动力学进行探讨.结果表明:废啤酒酵母对Pb2+、Zn2+、Cd2+同步吸附去除率大小依次为Pb2+＞Cd2+＞Zn2+;三者之间存在竞争吸附;拟二级动力学方程相关系数R2＞0.99,对Pb2+和在低浓度条件下拟合情况更好,内扩散和液膜扩散联合控制吸附速率.