介孔SBA-15掺杂聚砜超滤复合膜的制备与性能研究

采用介孔SBA-15作添加剂,以聚砜(PSF)为复合膜本体材料制备PSF/SBA-15超滤复合膜,考察了SBA-15的添加对复合膜微观结构的影响,研究了不同SBA-15添加量的复合膜渗透性能与分离性能的变化规律,并以水厂沉后水作为处理对象,考察了不同SBA-15添加量的超滤复合膜对污染物的去除效能以及产水稳定性。结果表明:与未添加SBA-15的对照组相比,PSF/SBA-15复合膜的孔隙结构更加发达,过滤性能大幅提升,对污染物的去除效果明显提高。当SBA-15添加量为6%时,复合膜过滤性能最强,对沉后水中浊度、细菌总数、COD_(Mn)和UV_(254)的去除率分别达到99.8%、100%、16.3%和31.2%;在沉后水过滤试验进行5个循环后,复合膜的水通量仍然可以保持在63.1 L/(m~2·h),是对照组的5.74倍。该新型介孔超滤复合膜制备方法的提出,为超滤膜工艺在实际工程中高通量、低成本的运行提供了技术支撑。     

介孔SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2材料的合成及催化性能

硫化锆基孔材料是一类新型的具有丰富酸基的固体酸催化剂。采用一锅合成法,通过调变自组装过程中锆物种的引入量,制备了不同锆硅物质的量比的介孔SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2固体酸材料。采用XRD、N_2吸附-脱附、UV-Vis等方法的表征结果表明,所得材料具有高度有序的二维六方介孔结构且孔壁为具有四方相晶相结构的氧化锆。随着锆硅物质的量比值的增加,所得固体酸材料的有序度、比表面积及孔容呈下降的趋势。与纯硅介孔分子筛SBA-15相比,该系列SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2固体酸材料在环己醇的酯化反应和异丙苯的裂解反应中均表现出较高的催化活性,且当Zr、Si物质的量比值为1.7和1.3时,反应活性分别达到最高值。其原因在于,介孔SiO_2孔壁中引入经硫化后的氧化锆可在较大程度上保留SiO_2材料原有介孔有序结构的前提下,有效提高催化剂表面的酸性位。     

氧化硅气凝胶与氧化铝气凝胶的性能对比

分别以正硅酸乙酯和仲丁醇铝为先驱体,陶瓷纤维毡为增强材料,采用溶胶-凝胶工艺及超临界干燥技术制成氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化硅及氧化铝气凝胶-陶瓷纤维毡复合材料。测试氧化硅、氧化铝气凝胶的比表面积、高温收缩率以及对应复合材料的强度及导热系数。结果表明:氧化硅气凝胶在600℃温度以下比表面积较大,热收缩小,相应的复合材料强度高,导热系数低,性能优于氧化铝气凝胶;而氧化铝气凝胶则具有更好的耐高温性能。     

介孔氧化硅的阻燃性能研究

选择4种不同方法制备介孔氧化硅并对其进行表面改性处理.采用热重分析(TG)和燃烧实验对聚乙烯/改性SiO(2)复合材料的热稳定性能和结构变化进行了研究.研究结果表明与未加入SiO(2)的聚乙烯相比,加入SiO(2)有利于提高复合材料的热稳定性能,延缓聚乙烯的热氧化降解,降低聚乙烯的燃烧速率.加入不同方法制备的SiO(2)的复合材料热稳定性能不同,Y2型二氧化硅具有最佳的阻燃效果,在加入量为5%时对聚乙烯热稳定性的改善效果最佳.     

香豆素修饰SBA-15材料及其对Fe~(3+)的识别和吸附性能

通过将香豆素探针以共价键负载到介孔硅材料SBA-15上,合成了一种无机-有机杂化荧光材料SBA-K,FT-IR、TEM表征结果证明香豆素探针成功负载于SBA-15上,负载后介孔材料的有序孔道没有被破坏。在HEPES悬浮液(0.02 M,CH3OH/water=99.5/0.5,v/v,p H 7.2)中,SBA-K在常见金属离子(K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Cd2+,Ag+,Fe3+,Pb2+,Hg2+,Cr3+,Co2+,Ni2+,Fe3+,Zn2+)中能够专一性地荧光猝灭识别Fe3+。Fe3+可使体系荧光猝灭98%,引起体系颜色由无色立即变为棕黄色。此外,SBA-K对Fe3+表现较强的吸附能力,吸附率可达92.7%。     

介孔二氧化硅复合微球的制备及药物控释应用

采用溶胶-凝胶法,以三乙醇胺为碱性沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,制备了介孔结构介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs)。以硅烷偶联剂3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)对介孔二氧化硅进行表面修饰,以甲基丙烯酸(MAA)为原料,采用原位聚合法制备了具有pH响应性的介孔二氧化硅纳米粒子@聚甲基丙烯酸(MSNs@PMAA)复合微球。利用小角X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等仪器对其结构和形貌进行了表征。研究结果表明:MSNs@PMAA复合微球平均直径为167 nm,具有长程有序介孔孔道,MSNs的比表面积、孔容和孔径分别从1 081 m~2/g、1.756cm~3/g和3.2 nm减小至506 m~2/g、1.340 cm~3/g和1.7 nm。以多柔比星(DOX)为模型药物,MSNs@PMAA复合微球显示了较高的载药率和包封率,在体外有明显的p H响应性。     

介孔SiO_2/多乙烯多胺复合固态CO_2吸附剂吸附性能的研究

针对目前CO2液态吸附剂能耗大、易挥发的问题,开发了介孔SiO_2/多乙烯多胺复合固态CO2吸附剂。通过使用磷酸作为造孔剂制备的SiO_2介孔材料,能够实现孔径在2~6nm内连续调控。用介孔SiO_2吸附液态CO2吸附剂(多乙烯多胺),可以显著提高气液接触面积,从而极大提高吸附效率。实验研究了吸附效率随多乙烯多胺质量分数的变化规律,分析了温度对吸附效果及再生效果的影响,揭示了再生效果随再生时间的变化规律。结果表明,制备的固态吸附剂能够100%吸收混合气体中的CO2,且当多乙烯多胺占介孔SiO_2的质量分数为20%、温度为60℃时,吸附剂对CO2的完全吸附效果达到最佳。     

顶空固相微萃取/气相色谱/质谱法测定水中二溴乙烯

建立了顶空固相微萃取(HS-SPME)与气相色谱-质谱(GC-MS)联用测定水中二溴乙烯的分析方法。对固相微萃取纤维类型、萃取温度、萃取时间等萃取条件进行了优化。结果表明,最佳萃取条件为采用DVB/CAR/PDMS固相微萃取纤维头,萃取温度为60℃,萃取时间为15min。该分析方法在20~500 ng/L范围内线性良好,顺(反)-二溴乙烯方法检出限分别为3.72、2.36 ng/L,相对标准偏差小于10%,回收率范围为85.7%~111%。该方法操作简单、省时,检测结果准确、可靠,适用于生活饮用水及其水源水的分析。     

考虑煤体孔–裂隙介尺度特征的水相渗流演化模型研究

研究煤体孔裂隙结构介尺度特征下的水相渗流特性对探究煤体孔裂隙结构的跨尺度渗流具有重要意义,为研究煤体孔隙、裂隙双重结构介尺度特征下的水相渗流规律,利用表征体单元的概念界定出水在煤体孔裂隙结构中渗流的介尺度下界,基于煤体孔隙结构和裂隙结构水相渗流模型引入裂隙和孔隙结构贡献率修正系数,构建煤体孔裂隙结构跨尺度的水相渗流模型,通过数值分析和注水实验对模型分析与验证并进一步确定模型的适用范围。研究结果表明,煤体的裂隙贡献率修正系数随着孔裂隙率的增加而增大,孔隙结构贡献率修正系数随着孔裂隙率的增加而减小,且二者均呈现出幂函数的变化规律;模型渗流速度与实验渗流速度均随着孔裂隙率的增加而增大,高孔裂隙率时模型计算结果与实验结果一致性较差,低孔裂隙率时模型的计算结果与实验结果一致性较高;实验过程中应力的施加对高孔裂隙率煤体中水的渗流产生较大的影响,低孔裂隙率煤体中水的渗流受应力影响不大;孔隙率小于3%时的数据变异系数均小于15%,平均变异系数为9.70%15%,表明模型的预测值与实际的实验数据能够很好地吻合,验证了模型的正确性,所建立的预测模型适用条件为介尺度和低孔裂隙率。     

聚苯乙烯-硫脲/二氧化钛复合材料对水中铅和汞离子吸附的研究

用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作为偶联剂,对纳米二氧化钛进行表面改性,以偶氮二异丁睛为引发剂,使苯乙烯和烯丙基硫脲在其表面发生聚合,制成了聚苯乙烯-烯丙基硫脲/二氧化钛复合材料。用红外光谱、扫描电子显微镜/X射线能谱对合成材料进行结构及元素组成分析。将聚苯乙烯-硫脲/二氧化钛复合材料作为固相萃取填料,制成固相萃取小柱,富集水中Pb2+和Hg2+,以硝酸和三乙醇胺的混合液作为洗脱剂洗脱目标化合物。采用ICP/MS分析法测定Pb2+和Hg2+的含量。实验结果表明:合成的聚苯乙烯-硫脲/二氧化钛复合材料作为固相萃取填料对Pb2+和Hg2+的吸附容量分别为16.5 mg/g和18.9 mg/g,SPE-ICP/MS测定水中Pb2+和Hg2+的最低检出限分别为0.012μg/L和0.048μg/L。