石墨烯对氟苯尼考的吸附行为与机理研究

通过静态吸附实验研究了石墨烯对水中兽用抗生素FF的吸附性能,分析了吸附FF动力学、等温线以及不同pH和溶液中共存阴离子、抗生素的影响,并对吸附剂石墨烯进行了表征和再生性探究。结果表明,石墨烯吸附FF的最佳pH为2～7,氯离子对石墨烯吸附FF有轻微抑制作用,而硫酸根离子和硅酸根离子对吸附没有影响。石墨烯的吸附不具有选择性,三种其他抗生素都对石墨烯吸附FF有一定的影响,影响程度为氯霉素>盐酸林可霉素>氨苄霉素。可用Langmuir吸附等温线模型拟合,属于单分子层吸附,最大吸附量为12.10 mg/g,对FF具有良好的吸附容量,吸附动力学符合准一级动力学模型。FF在石墨烯上的吸附可能受静电相互作用、π-π相互作用和氢键作用。吸附再生实验证实,石墨烯是一种高效且可重复使用的去除水中FF的吸附剂。     

膨胀珍珠岩/SiO_2气凝胶复合保温材料制备研究

以正硅酸乙酯为硅源制备SiO_2气凝胶溶胶,通过真空吸附法将溶胶吸附到膨胀珍珠岩内部孔隙中,再凝胶老化。常压干燥制备膨胀珍珠岩/SiO_2气凝胶复合保温材料。研究了凝胶时间的影响因素,膨胀珍珠岩粒径对复合材料性能的影响,并通过SEM、FT-IR对样品的微观形貌和结构进行了表征。实验结果表明,膨胀珍珠岩吸附SiO_2气凝胶后导热系数由0.050 W/(m·K)降低到0.038 W/(m·K)。     

气凝胶-水泥复合多孔材料的孔结构与硬化性能

采用体积取代法将气凝胶浆料引入水泥基体中,制备了气凝胶-水泥复合多孔材料(ACPC),结合压汞(MIP)、氮吸附(NAD)和扫描电子显微镜(SEM)对ACPC孔结构和微观形貌进行表征,研究了ACPC的孔结构和硬化性能。试验结果表明,当气凝胶浆料取代量由0增加到66%时,材料孔隙率从23.0%上升至78.1%,平均孔径从45.3 nm增加至198.3 nm。气凝胶的引入可以细化孔结构,材料介孔孔容由0.03 m L/g增加到0.20 m L/g,孔结构得到改善。在水泥浆体中引入气凝胶浆料,可以得到干密度为365～1 262 kg/m~3、抗压强度为0.8～24.1 MPa、导热系数为0.066～0.364 W/(m·K)的ACPC。     

纳米SiO2气凝胶/水泥复合隔热板的制备与性能研究

以白色硅酸盐水泥作为主要胶凝材料,采用注浆成型、常温常压干燥工艺制备新型无机纳米SiO2气凝胶/水泥复合隔热板(ACP).并通过FT-IR、氮气吸附等方法系统研究了SiO2气凝胶掺量对ACP微观结构和热物性参数的影响.结果表明:气凝胶掺量与导热系数、密度呈线性负相关,而与平均孔径和比表面积总体呈正相关.此外,其吸附/脱...     

壳聚糖／PVA微粒对Cr（Ⅵ）的吸附平衡与动力学

获得在酸碱介质中稳定性好、溶胀率小的壳聚糖/PVA微粒的基础上,探讨了时间、pH、温度等因素对壳聚糖/PVA微粒吸附Cr(Ⅵ)的影响,结果表明:温度与pH是影响吸附量最主要因素。在平均粒径为200μm,最适pH=3、28℃振荡240 m in其吸附量达200 mg/g以上,吸附量随温度的升高而增大。通过计算不同温度下各热力学参数ΔG、ΔH和ΔS,证实该吸附为一自发的吸热过程。对实验数据运用相关数学模型拟合,得出等温吸附平衡符合Langmuir模型,吸附过程动力学更适合二级反应。     

磁性壳聚糖交联沸石的制备及对Cu2+的吸附性能

随着工业化的快速发展,Cu²⁺污染日益严重。为了减轻Cu²⁺污染,通过沸石和磁性纳米Fe3O4的联合作用,制备出一种新型多层吸附材料,即磁性壳聚糖交联沸石(FS-CS)以改善壳聚糖的吸附作用,从而达到去除Cu²⁺的目的。通过扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对FS-CS的结构和性能进行表征,并考察FS-CS投加量、吸附时间、pH对吸附Cu²⁺的影响。结合吸附动力学、吸附热力学等多种方法,探讨其吸附机理。结果表明：FS-CS吸附Cu²⁺的最佳初始pH为5,最佳吸附时间为4 h,最大吸附容量可达32.705 mg/g,且FS-CS具备良好的分离和可再生能力;FS-CS对Cu²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich吸附模型。     

花生壳生物炭对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附及影响因素分析

以花生壳生物炭为吸附材料,通过批量试验探究了pH值、生物炭投加量、初始重金属离子浓度、吸附时间对生物炭吸附Pb~(2+)和Cu~(2+)的影响,并利用Langmuir和Freundlich等温吸附模型、准一级和准二级吸附动力学模型分别进行等温吸附和吸附动力学分析。结果表明,花生壳生物炭吸附Pb~(2+)和Cu~(2+)的适宜pH值分别为4. 5～5. 5和5～6。在Pb~(2+)和Cu~(2+)的初始浓度分别为100和75 mg/L,花生壳生物炭投加量分别为2和6. 25 g/L,吸附时间分别为480和900 min条件下,Pb~(2+)和Cu~(2+)达到吸附平衡时的吸附量分别为49. 32和11. 35 mg/g,且吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型。同时发现,花生壳生物炭能更快更好地吸附Pb~(2+)。     

开孔泡沫混凝土对Cr(Ⅲ)的吸附性能研究

为探索开孔泡沫混凝土对Cr(Ⅲ)的吸附性能影响,以普通硅酸盐水泥作为胶凝材料制备400kg/m~3的开孔泡沫混凝土,采用静态吸附法研究开孔泡沫混凝土对Cr(Ⅲ)的吸附性能影响,并对其吸附动力学和热力学进行研究。结果表明:开孔泡沫混凝土对Cr(Ⅲ)的吸附效率[100m L含Cr(Ⅲ)溶液初始浓度为50mg/L]可达98.53%;开孔泡沫混凝土对Cr(Ⅲ)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,不同温度下吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型;开孔泡沫混凝土对Cr(Ⅲ)的吸附是一个熵推动的自发过程。因此,将开孔泡沫混凝土用于吸附废水中Cr(Ⅲ)具有一定可行性。     

硅藻土/聚乙烯醇气凝胶复合保温材料的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法,以聚乙烯醇(PVA)、硅藻土为原料,通过冷冻干燥技术制备了具有良好隔热性能、力学性能及防火性能的硅藻土/PVA气凝胶复合保温材料。通过SEM、比表面积及孔径分析(BET)研究了不同含量硅藻土对复合保温材料微观形貌及孔结构的影响规律,并就材料的导热性能、力学性能和阻燃性能进行了测试分析。结果表明:所制备的硅藻土/PVA气凝胶复合材料具有三维网状结构,硅藻土颗粒均匀分布在具有气凝胶状结构的PVA基体中;当硅藻土掺量为30%时,复合材料的比表面积为153m~2/g,密度为0.13 g/cm~3,导热系数为0.038 W/(m·K),抗压强度为0.61 MPa,LOI值为76.6%。     

原材料品质对SiO2气凝胶毡性能影响的研究

以正硅酸乙酯为硅源,采用酸碱二步溶胶–凝胶法,分别选用不同品质的正硅酸乙酯、玻璃纤维毡、乙醇、纯水等原材料制备SiO_2气凝胶复合材料,研究不同品质的原材料对SiO_2气凝胶复合材料性能的影响,结果表明,玻璃纤维毡的最佳密度范围为130～140 kg/m~3,硅酸乙酯-40和95%的乙醇等品质稍差的原材料也能制备出合格的气凝胶产品,其中制备出的SiO_2气凝胶复合绝热毡样品中导热系数最低,为0.0167 W/(m·K)。     

氧化石墨烯分散液对混凝土抗盐冻性能的影响

为研究不同掺量氧化石墨烯分散液对混凝土抗盐冻性能的影响,采用改进Hummers法和超声波分散法制备了浓度为5 m L/mg氧化石墨烯片层分散液,利用FTIR和XRD对GO分散性进行了结构表征;研究了不同GO掺量条件下盐混凝土试件的力学和耐久性能,并借助微观测试手段分析不同GO掺量对盐冻混凝土微结构的影响。试验得出随着盐冻次数的增加,GO混凝土劣化模式表现为砂浆脱落、微裂纹扩展、剥蚀和块状脱落等多种形式相结合;GO的最佳掺量为0.03%,在该掺量下,相比与基准试件,盐冻200次后试件抗压强度提高34.83%,质量和动弹性模量损失率最小;微观测试结果表明：适量的氧化石墨烯能够促进水泥水化进程,调控其微观结构,有效阻碍盐冻循环对混凝土微观形貌的破坏,抑制内部微裂纹的萌生与扩展;从而提高盐冻后试件的力学和耐久性能。     

掺氧化石墨烯水泥复合净浆的自收缩机理研究

氧化石墨烯(GO)基面含有丰富的含氧官能团,同时具有较大的比表面积,可以改变水泥产物的形状及聚集形态、密实水泥基材料的微观结构、进而改善其力学性能。研究了水灰比和GO掺量对氧化石墨烯/水泥复合净浆(GO/C)自收缩特性的影响。结果表明:GO/C的自收缩受水化龄期、水灰比和GO掺量的影响较大,当水灰比为0.42、GO掺量为0.03%时,对水泥净浆自收缩的抑制作用可以达到最优,此时GO/C的28 d自收缩为1.53 mL/100 g,较对照组减小了25%。     

硅藻土制备介孔SiO2气凝胶

采用响应面法对由硅藻土制取水玻璃的工艺进行优化,进而选择最佳工艺参数在常压干燥下成功合成了SiO2气凝胶材料。试验结果表明：当碱硅比为3∶10,NaOH溶液浓度为10%,反应温度为90℃时,水玻璃模数测定值与SiO2溶出率的加权平均值达到最大值79.91%;利用N2物理吸附、FESEM、TEM、FT-IR、TG/SDTA对气凝胶的基本性能和形貌结构进行了研究。结果表明,制备得到的气凝胶密度为0.132～0.143 g/m3,比表面积达755.5 m2/g,形貌为不规则纳米晶粒堆积而成的海绵状结构,孔径分布集中,经改性后的气凝胶的疏水性可保持到400℃左右。     

碳化养护对脱硫石膏基SiO2气凝胶保温砂浆性能的影响研究

以工业钙基固废脱硫石膏为胶凝材料，协同碳化养护工艺制备脱硫石膏基SiO₂气凝胶保温砂浆，对其物理力学性能及固碳性能进行了分析。结果表明，经碳化养护的脱硫石膏基SiO₂气凝胶保温砂浆抗压强度比未碳化养护时提高了1.98%～7.83%，并且当气凝胶掺量为3%时，碳化养护对保温砂浆强度的提高效果最明显。随着气凝胶掺量从0增加到7%，砂浆的导热系数从0.5163W/(m·K)减小到0.2537 W/(m·K)；并且气凝胶掺量为1%～5%时，碳化养护的试块导热系数比未碳化养护试块的导热系数降低了0.4%～6.7%。碳化养护工艺可以实现脱硫石膏基SiO₂气凝胶保温砂浆的碳捕集，固碳率最高可达5%左右。     

改性钢渣的制备及其吸附除磷性能

研究了改性钢渣吸附除磷影响因素、等温吸附线特征和吸附动力学,并对生物处理后的出水进行吸附除磷研究。结果表明:在初始磷浓度10mg/L,投加量10g/L、pH为7时,改性钢渣吸附后总磷浓度为0.687mg/L,去除率达93%;改性钢渣对磷的吸附符合Langmuir模型,理论饱和吸附量是1.977mg/g,吸附动力学符合准二级动力学模型(R20.99);实际生活污水的吸附除磷中,投加量为50g/L,反应2h后出水总磷浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标的排放要求。     

TiO2-SiO2复合气凝胶制备及其砂浆性能研究

以正硅酸乙酯和异丙醇钛为原料,采用溶胶-凝胶法结合水热合成制备TiO_2-SiO_2气凝胶颗粒,利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外可见光光谱(UV-vis)和拉曼光谱(Raman)对其形貌和结构进行表征。用等体积替换法取代砂浆中的砂制备TiO_2-SiO_2气凝胶砂浆,研究TiO_2-SiO_2气凝胶颗粒的取代率分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%时,对砂浆密度、力学性能以及光催化性能的影响,并通过添加纤维来研究砂浆力学性能。结果表明:复合气凝胶中有大量的Ti-O-Si键存在;当气凝胶掺量为60%时,密度由2 117 kg/m~3降低到1 199 kg/m~3,28 d的抗压、抗折强度分别降至9.6、0.9 MPa,光降解甲基橙效率达78.6%;当纤维掺量为总体积的0.1%时,纤维增强气凝胶砂浆28 d的抗压、抗折强度分别较普通气凝胶砂浆提高了18.3%、11.9%。     

磁性离子交换树脂对水中双酚-A的吸附特性研究

研究了磁性离子交换(MIEX)树脂对双酚-A(BPA)的吸附过程,考察了初始浓度、温度、p H、共存离子和天然有机物等因素对吸附过程的影响,对试验结果进行了动力学和热力学分析。结果表明,MIEX树脂对BPA有很好的吸附效果,但是吸附量受BPA初始浓度的影响,随着初始浓度的增加,吸附量也增加;p H值小于8.0时,MIEX对BPA的吸附效果较好;共存阴离子的竞争吸附能力顺序为NO-3SO2-4HCO-3HPO2-4;腐殖酸的存在会减少BPA在MIEX树脂上的吸附量。该吸附过程更符合Langmuir模型,最大吸附容量为48.98 mg/g,温度越高最大吸附容量越低;伪二级动力学可以很好地描述BPA在MIEX树脂上的吸附;热力学分析说明MIEX树脂对BPA的吸附是自发进行的,吸附过程放热,因此升温不利于反应进行。     

含SiO_2气凝胶粉煤灰基发泡地质聚合物的性能及微观结构

以SiO_2气凝胶(AG)、粉煤灰(CFA)、钠水玻璃和氢氧化钠为主要原料,双氧水(H_2O_2)为发泡剂,制备AG-CFA基发泡地质聚合物(ACFG)。通过调节AG掺量(0~8%)和H_2O_2掺量(3%~5%),研究不同变量对ACFG表观密度、导热系数、力学性能和微观形貌的影响。结果表明:当体系中AG或H_2O_2掺量增多时,ACFG的表观密度和导热系数降低,而抗压和抗折强度能保持较高的数值;当AG掺量为8%,H_2O_2掺量为5%时,ACFG在28 d时的表观密度为185 kg/m3,导热系数为0.058 W/(m·K),抗压和抗折强度分别为0.55、0.62 MPa。     

TiO_2/CB-PC复合光催化剂的制备及其降解苯的研究

以稻壳炭为载体,采用溶胶-凝胶水热法制备吸附-降解双功能的TiO_2/CB-PC复合材料。考察了不同CB-PC的含量对光催化降解苯的影响。利用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对材料进行了表征。结果表明:TiO_2/CB-PC复合材料晶型为锐钛矿型,晶粒平均尺寸为10.05 nm且在紫外光区有吸收。在紫外光照射下反应3 h,PC-CS含量为10%时,苯的去除率达到最大92.42%,且其在光催化反应0~120 min内符合一级动力学规律,用Langmuir-Hinshelwood模型计算得TiO_2/10%(CB-PC)复合材料对苯的降解反应速率常数达到最大值0.018 7 min~(-1)。     

氧化石墨烯增强聚乙烯醇机械性能的机理研究

通过控制聚乙烯醇/氧化石墨烯(polyvinyl alcohol/graphene oxide,PVA/GO)复合材料在恒温、恒湿环境中放置的时间,发现氧化石墨烯对聚乙烯醇基体机械强度的提高是1种表观增强现象。干燥状态下氧化石墨烯对聚乙烯醇基体没有明显的机械性能增强作用,当基体在恒温恒湿的环境中放置3~5d后,复合材料的机械能高于纯样。由于氧化石墨烯的存在阻碍了水分子进入基体内部,保持了基体分子在干燥状态下已经形成的分子间氢键(PVA-PVA),使聚乙烯醇基体能长时间在一定湿度环境中保持高的机械强度。通过对比研究发现,大面积片层氧化石墨烯(100~300μm2)比小面积片层氧化石墨烯(1~3μm2)有更高的水阻隔性,因此大面积片层氧化石墨烯更利于维持聚乙烯醇基体高的机械强度。