海藻酸钠/碳纳米管复合凝胶球的制备及其吸附性能

提出一种安全简单污水处理的方法,以物理共混的方法利用海藻酸钠分散未经任何处理的原始多壁碳纳米管,得到均匀分散的海藻酸钠/碳纳米管(SA/MWNTs)水溶液,以CaCl2作为凝固浴,制备SA-Ca和SA/MWNTs-Ca复合凝胶球,利用凝胶球对甲基橙(MO)溶液进行吸附脱色研究。试验结果表明:海藻酸钠凝胶球对甲基橙去除率较低,随着碳纳米管含量的增加,当MWNTs增加到2.5g/L,SA/MWNTs-Ca凝胶球的吸附性能提高了3倍;并且随着凝胶球量的增加,去除率迅速增加,当凝胶球质量浓度从1～50g/L时,去除率有显著提高,增加近10倍;溶液pH值对吸附性能的研究还表明,溶液的pH值对SA/MWNTs-Ca凝胶球的吸附性能有较大的影响,pH值较低时有利于SA/MWNTs-Ca凝胶球对MO的吸附。     

PPS基N-甲基咪唑离子交换纤维对As(V)的吸附性能

研究了聚苯硫醚基N-甲基咪唑离子交换纤维(MZ-PPS)对水溶液中As(V)的吸附、解吸和再生性能,并考查了溶液浓度、pH值、温度与纤维用量对As(V)吸附的影响。结果表明,MZ-PPS纤维在pH值为8~9时吸附性能最佳,吸附以单分子层离子交换为主,吸附容量随温度升高而增大,其过程符合准二级动力学模型。该纤维对As(V)的吸附可在15min内达到平衡;浓度为20mg/L的As(V)溶液(25mL)经0.02g纤维吸附处理后,砷残留浓度低于国家对饮用水中残留砷标准(≤0.01mg/L);吸附后的纤维可用1mol/L HCl溶液方便再生(洗脱率达97%),且经5次使用-再生循环后,吸附性能基本无变化,具有很好的实际应用前景。     

改性海藻酸钠凝胶球的制备及去除偏二甲肼研究

海藻酸钠(SA)凝胶球对水体中的金属离子有较好的吸附性能,但对偏二甲肼(UDMH)的吸附去除作用尚未见报道。制备了SA凝胶球并对其改性用于处理UDMH废水。实验结果表明,单纯的SA凝胶球以及SA/聚乙二醇(PEG)凝胶球对UDMH的去除率仅为7%和8%。加入质量分数0.2%的氧化石墨烯(GO)后,得到的SA/PEG/GO凝胶球的机械性能得到改善,并且吸附率可达33%。由正交试验得出最佳制备工艺为:SA的质量分数为3%,PEG的质量分数为2%,GO的质量分数为0.2%。还研究了pH对复合凝胶球去除水中UDMH的影响。研究发现,此吸附机理服从准二级动力学方程;凝胶球经5次再生后仍可重复利用。     

UiO-66/壳聚糖的制备及其对U(VI)的吸附机制

铀矿开采和冶炼等工艺产生大量低浓度铀废水,危害着生态环境和人类健康,从含铀废水中去除铀(VI)迫在眉睫。本文以UiO-66、壳聚糖(CS)为原料,采用交联法制备UiO-66/CS新型复合材料,通过静态吸附实验,考察不同pH值、吸附剂投加量、吸附时间及铀初始浓度等外部因素对U(VI)去除率的影响。通过SEM、FTIR、XPS等对UiO-66/CS材料进行表征分析,揭示吸附剂去除U(VI)的机制。结果表明：在铀初始浓度为5 mg/L,温度为298 K,p H为5,投加量为0.15 g/L,吸附时间120 min条件下,UiO-66/CS对U(VI)的去除率可达90.24%。吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。U(VI)吸附去除机制主要是-NH、-COOH、Zr-O、-OH等官能团与U(VI)发生络合作用。     

石墨烯/SiO2复合气凝胶微球的制备及其吸附性能研究

以硅溶胶为原料,通过W/O乳液法结合溶胶-凝胶过程制备SiO_2气凝胶微球。在硅溶胶中掺杂氧化石墨烯(GO),经过洗涤、溶剂替换、表面改性、真空干燥制备出掺杂量不同的氧化石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GOS-CAMs),最后经高温处理得到石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GS-CAMs)。经过堆密度、氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱等测试,选择GO掺杂量为0.4%(wt,质量分数,下同)的GS-CAMs,分别与石墨烯、SiO_2气凝胶微球进行对比,研究其在不同温度下对水溶液中不同浓度甲苯的吸附性能,并从吸附热力学、吸附动力学探讨其吸附机理。结果表明:掺杂量为0.4%的GO制备的GS-CAMs的综合性能最好,其松散堆密度为300kg/m~3,比表面积、平均孔径分别为328m~2/g、31.23nm;与纯SiO_2气凝胶微球相比,GS-CAMs的比表面积、孔径明显增加;GS-CAMs对不同温度下不同浓度甲苯水溶液的最大饱和吸附量为211mg/g,约为SiO_2气凝胶微球、石墨烯吸附量的1.2倍、1.6倍。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。     

壳聚糖/海藻酸钠复合凝胶对Cu~(2+)的吸附性能研究

采用乳化交联法,以戊二醛为交联剂,制备壳聚糖(CTS)/海藻酸钠(SA)复合凝胶,研究其对铜离子(Cu~(2+))的吸附性能,并采用FT-IR对其结构进行表征。进一步研究了复合凝胶对Cu~(2+)的等温吸附平衡曲线及动力学吸附行为。结果表明:CTS/SA复合凝胶对Cu~(2+)的吸附率最高可达99.06%,吸附过程遵循Freundlich等温吸附模型,吸附过程动力学符合拟二级动力学方程。复合凝胶可再生使用,再生5次后,吸附率仍高于95%。     

基于MOFs的复合材料制备及其对亚甲基蓝染料的吸附性能

用甲基丙烯酸酐对锆基MOFs UiO-66-NH₂进行改性,然后用紫外光固化将改性后的MOFs UiO-66-NH₂负载于聚丙烯(PP)非织造布制备出MOFs与非织造布(PSP)复合材料。分析了改性前后UiO-66-NH₂的晶型和形貌变化并测试了MOFs(UiO-66-NH₂-MET)与PP非织造布的结合牢度,测试了吸附条件对PSP复合材料吸附性能的影响。结果表明：通过在UiO-66-NH₂结构中修饰甲基丙烯酸酐基团制备出UiO-66-NH₂-MET,改性后MOFs的晶型结构没有变化,保留了原有的框架结构;UiO-66-NH₂-MET与PP非织造布间有良好的结合牢度。PSP复合材料经历多次水洗后未发生质量损失,保留了良好的吸附效果;PSP复合材料吸附亚甲基蓝(MB)的最佳条件为：染料的初始浓度为50 mg/L,吸附时间为300 min,pH值为9。     

pH敏感海藻酸钠/氧化石墨烯复合水凝胶球的制备及性能研究

采用物理共混的方法将氧化石墨烯(GO)均匀分散在海藻酸钠(SA)溶液中,通过Ca2+交联成功制备了SA及SA/GO凝胶球,采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重(TG)等表征其结构与性能,研究了微球的溶胀性能与吸附性能。结果表明,微球在pH值=7.4的缓冲溶液中的溶胀比明显高于pH值=1.2的溶液,具有pH值敏感性;随GO含量增大,微球的溶胀比呈下降趋势,而吸附量明显增加,对亚甲基蓝(MB)的最大吸附量达153.8 mg/g,去除率可达96.78%,对亚甲基蓝的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型。     

聚乙烯亚胺(PEI)改性UiO-66对钯(Ⅱ)吸附性能的影响

钯是电子、催化、医药、首饰等诸多领域不可或缺的重要原料,但是钯在地壳中的含量十分稀少,并且价格非常昂贵,因而分离和回收钯具有重要意义。本工作采用浸渍后处理法对溶剂热法合成获得的UiO-66进行聚乙烯亚胺(PEI)改性,当PEI含量为UiO-66的20%(质量分数,下同)时,制得的PEI@UiO-66对Pd(Ⅱ)溶液(2 000 mg/L)的吸附量可达145 mg/g,较未改性前提升126.6%;通过在浸渍后处理工艺中引入硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)能够有效改善PEI和UiO-66间的界面结合,当KH550含量为UiO-66的5%时,PEI@KH550@UiO-66对Pd(Ⅱ)溶液(2 000 mg/L)的吸附量达到178 mg/g,较PEI@UiO-66提升22.8%,较未改性UiO-66则提升178.1%。PEI@UiO-66和PEI@KH550@UiO-66对Pd(Ⅱ)吸附机理除了锆基团簇同PdCl₄^2-之间的电子偏移,还存在质子化的氨基同PdCl₄^2-之间的电子偏移。     

海藻酸钠负载HFO凝胶球吸附Cu(Ⅱ)的研究

利用包埋法制得毫米级海藻酸钠负载HFO凝胶球SA/HFO,探究了其对水中Cu(Ⅱ)的吸附行为。实验结果表明,SA/HFO凝胶球对Cu(Ⅱ)的吸附在pH值=5.5时效果最好;通过动力学研究可知,吸附平衡时间为21 h,拟二级动力学模型能很好的描述该吸附过程;吸附等温线拟合结果揭示了该吸附过程更符合Langmuir吸附等温模型;由温度数据得出,升高温度有利于反应的进行且该热力学过程为自发、吸热、熵增过程;将SA/HFO凝胶球吸附Cu(Ⅱ)后的材料解吸并再次进行吸附实验,仍能保持良好的吸附效果。     

乙二胺改性ZIF-8的制备及其水体中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附研究

用液相扩散法合成沸石咪唑酯骨架类材料ZIF-8,并向液相中加入不同含量的乙二胺(1、2和3mL)改性,运用X射线衍射仪、扫描电镜、比表面积及孔容吸附测定仪、傅里叶红外光谱仪等进行表征。结果表明:乙二胺的加入在一定程度上改变了ZIF-8的晶体形貌,增加了材料的比表面积。实验对改性ZIF-8吸附水体中砷的实验影响条件如反应浓度、反应时间和酸碱度进行研究探讨。结果表明:在改性ZIF-8使用量为0.04g/L、pH=7、初始砷浓度2.0mg/L和反应2h的条件下,改性ZIF-8对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附量分别达到19.87和49.92mg/g。     

不同铁源制备磁性中空介孔硅铁复合微球及应用

采用一锅溶胶-凝胶法,以酚醛树脂为软模板、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为制孔剂、四乙氧基硅烷(TEOS)为硅源,通过改变铁源制备了不同形貌的磁性中空介孔硅铁复合微球(Fe_xO_y/HMS),并考察了铁源在复合微球形成中的调控作用。利用 XRD、SEM、TEM以及振动样品磁强计(VSM)分别对其晶型结构、形貌和磁性进行了表征和分析。结果表明,乙酰丙酮铁(Fe(acac)₃)有助于复合微球壳层的形成,合成的复合微球更加光滑规整。对以Fe(acac)₃为铁源合成的Fe_xO_y/HMS复合微球磁性化后进行接枝聚丙烯腈(PAN),并经聚偕胺肟(PAO)化制得Fe_xO_y/HMS接枝聚偕胺肟(Fe_xO_y/HMS-g-PAO)复合材料,其比饱和磁化强度达8.6 emu/g,可用于水中Cr(Ⅵ)的吸附与快速分离。以浓度为100 mg/L的K₂Cr₂O₇溶液为目标溶液,pH = 2时平衡吸附量达123.75 mg/g。      

SA/PU共混水凝胶微球的制备及性能研究

得到性能良好的SA/PU共混微球以用于药物缓控释;方法:利用预聚-扩链-中和-分散法合成阴离子型PU水溶液;将SA水溶液与PU水溶液按质量比为1∶1,1∶2,1∶3,1∶4,1∶5混合,用滴制法制备共混微球;测定了微球的凝胶化、圆整性及溶胀性能.结果表明:用TDI与PEG-6000和PEG-4000反应才能制备出PU水溶液,而只有水溶液才能和海藻酸钠水溶液混合完全得到理想的共混溶液;SA/PU共混微球28h后凝胶化完全,SA微球48h后可凝胶化完全.PEG-6000合成的PU与海藻酸钠共混得到的微球圆整性要好于PEG-4000合成的PU与海藻酸钠共混得到的微球.且随着复合微球中PU的含量增大,微球的圆整性变好;SA/PU复合微球在蒸馏水(pH7)和盐酸(pH1)中均不溶胀,在磷酸缓冲溶液(pH6.86)中快速溶胀,在4～5h后开始崩解.结论:SA/PU复合微球在胃液中保持原状,在肠液中溶胀,可作为药物的缓释载体.     

壳聚糖絮凝-超滤法去除水中微量砷

用壳聚糖作除砷絮凝剂,用絮凝-超滤集成工艺脱除水中微量砷.研究了絮凝和超滤过程中影响砷去除率的多种因素,结果表明,pH为4.6、壳聚糖浓度为0.36 g/L、搅拌功率为8.11×10-2W和沉淀时间为40 min时絮凝效果最佳.超滤操作的压力、膜面流速变化对砷去除率没有明显影响;温度升高,砷去除率有下降趋势.模拟含砷水中,As(Ⅲ)和A5(Ⅴ)含量均约为0.1 mg/L,经过絮凝-超滤后,As(Ⅲ)在水中含量降至0.02 mg/L左右,去除率达到80%;As(V)在水中含量降到0.01 mg/L以内,去除率达到90%以上.还研究了超滤膜的污染情况,探索了清洗超滤膜的方法,结果表明,酸清洗效果较好,可使膜通量恢复达72%以上.     

三维层级花状活性氧化铝纳米材料的制备及其除砷性能研究

以硝酸铝和尿素为原料, 通过简单的水热和高温煅烧法自组装形成三维层级花状活性氧化铝。这种结构既保留了氧化铝丰富的纳米级别活性位点, 同时具有微米级的三维尺寸, 在柱吸附除砷实验中起到骨架支撑作用, 而其较大的比表面积可以确保水中的砷酸根离子与吸附位点充分接触, 从而有效吸附水中砷酸根离子, 相较商用活性氧化铝具有更好的除砷性能, 且不会对水体产生二次污染。对制备的活性氧化铝材料的除砷动力学进行了分析, 明确了吸附动力学准一级和准二级模型的应用条件和范围。通过对该材料吸附砷酸根前后Zeta电位的变化的研究和离子强度实验进一步验证发现, γ-Al₂O₃对As(V)的吸附机理遵循内球配位模型, 而对As(III)的吸附机理遵循外球配位模型。     

交联淀粉微球的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以可溶性淀粉为主要原料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为制备反应的交联剂,环己烷为油相,过硫酸钾-亚硫酸氢钠(K_2S_2O_8-Na HSO_3)氧化还原体系为引发剂,Span80、Tween60为乳化剂,采用反向悬浮法制备交联淀粉微球,并利用红外光谱仪对交联淀粉微球的结构进行表征。以交联淀粉微球作为吸附剂,研究了吸附时间、淀粉微球的质量及Cr(Ⅵ)的初始浓度对Cr(Ⅵ)的吸附性能的影响并考察了淀粉微球吸附Cr(Ⅵ)的热力学特性。吸附实验发现,在淀粉微球质量为0.05 g、吸附时间为70 min、初始浓度为50 mg/L时交联淀粉微球对Cr(Ⅵ)的吸附量较高。热力学实验表明,交联淀粉微球对Cr(Ⅵ)吸附行为符合Langmuir热力学方程,相关系数为0.989 0。     

聚乙烯醇/壳聚糖/氧化石墨烯复合水凝胶的制备及对Pb(Ⅱ)吸附性能研究

制备聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CTS)/氧化石墨烯(GO)复合水凝胶球,通过红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)对复合水凝胶进行了表征。研究了pH值、吸附时间及重金属离子初始浓度对吸附Pb(Ⅱ)(二价铅离子)容量的影响,结果表明在pH=5.5、30℃时,复合水凝胶对Pb(Ⅱ)的饱和吸附量达到198.00mg/g,吸附符合二级动力学模型,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附为熵推动的自发吸热过程。与未加氧化石墨烯相比,复合水凝胶的最大吸附容量明显提高。对Pb(Ⅱ)吸附,可再生重复使用6次而吸附量基本保持不变。     

磁性复合凝胶球对Pb(Ⅱ)的吸附特性与机制

以海藻酸钠(SA)作为基体前驱材料,通过离子交联法包埋固化L-甲硫氨酸(L-met)和纳米Fe₃O₄形成磁性复合凝胶球SA@Fe₃O₄/L-met。实验探究了SA@Fe₃O₄/L-met在不同pH、投加量和初始离子浓度条件下对Pb(Ⅱ)吸附能力的影响。结果表明,在pH=5、投加量为0.5 g·L?1、初始浓度为20 mg·L?1时,SA@Fe₃O₄/L-met对Pb(Ⅱ)能达到较好的吸附效率,最大吸附量可达到328.02 mg·g?1,远大于Fe₃O₄@SA与SA的吸附量142.5 mg·g?1和152.8 mg·g?1。吸附动力学和热力学研究表明该吸附过程分别对准二级动力学方程和Langmuir方程的拟合程度更大,且反应过程是一个熵增吸热的过程。最后采用SEM、XPS、VSM等对SA@Fe₃O₄/L-met的结构与性能进行表征分析,发现SA@Fe₃O₄/L-met中的氨基和羧基通过配位反应与Pb(Ⅱ)结合,同时还存在着离子交换作用。经过5次解吸后SA@Fe₃O₄/L-met的吸附量仍能达到210.5 mg·g?1,是一种较理想的环保吸附剂。      

P(St-EA-MAA)模板法制备中空二氧化硅微球

以种子乳液聚合制得的P(St-EA-MAA)共聚物微球为模板,γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)为助结构导向剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,制备了P(St-EA-MAA)/SiO2复合微球,经高温煅烧除去聚合物模板,得到了中空二氧化硅微球。热重分析(TGA)表明模板剂的最佳脱除温度为600℃。高分辨透射电镜(HRTEM)观察显示所制得的二氧化硅微球具有典型的中空结构和良好的单分散性,其尺寸主要取决于共聚物微球的大小,通过调节微球模板的尺寸可以有效控制中空微球的大小。N2吸附-脱附曲线显示二氧化硅壁具有丰富的微孔,比表面积、平均孔径和孔容分别为117.87m2/g、1.98nm和0.21cm3/g。在制备复合微球的过程中加入一定量的CTAB可以调整中空微球的壁厚和壁的孔结构,使其比表面积、平均孔径和孔容增加到219.79m2/g、3.89nm和0.25cm3/g。     

低温SiO_(2)气凝胶基复合相变材料的制备与性能分析EI北大核心CSCD

以SiO_(2)气凝胶为支撑材料,通过物理吸附法制备定形SiO_(2)气凝胶基复合相变材料(PCCs),再利用密封盒进行二次封装。探究SiO_(2)气凝胶与相变材料的最佳配比,并对复合相变材料的微观结构、化学成分、孔结构、相变特性、热可靠性、定形能力和隔热性能进行表征。结果表明:含有质量分数为80%相变材料的SiO_(2)气凝胶复合相变材料(LS-80)具有最佳吸附比,并且在相变过程中显示了良好的定形能力,其熔点和熔融潜热分别为-15.6℃和170.2 J/g;同时SiO_(2)气凝胶的成功吸附使得LS-80的比表面积、孔径和孔容大小下降至59 m^(2)/g,13 nm和0.2 cm^(3)/g;20次冷热循环后,封装后相变材料的相变潜热减少了13.4%,而SL-80只减少了2.8%,表现出良好的热可靠性能;SiO_(2)气凝胶的添加使得复合相变材料导热系数降低,隔热能力增强。该结果为SiO_(2)气凝胶复合相变材料在冷链物流领域的应用提供了实验依据。