磁性氧化石墨烯的制备及其对Cu~(2+)的吸附性能

制备了一种磁性氧化石墨烯(GO-Fe_3O_4),并对其吸附铜离子(Cu~(2+))的性能进行了研究。研究了不同pH和初始浓度对GO-Fe_3O_4去除Cu~(2+)的影响。研究结果表明:改性四氧化三铁(Fe_3O_4@SiO_2)成功被接枝在GO的边缘,GO与Fe_3O_4@SiO_2质量配合比为4∶1,制得的GO-Fe_3O_4,在303℃,pH为4.5,Cu~(2+)初始质量浓度为124.5mg/L条件下,GO-Fe_3O_4对Cu~(2+)的平衡吸附容量达到76.5mg/g。GO-Fe_3O_4在使用第7次时,对Cu~(2+)吸附容量仍可达到55mg/g,具有良好的吸附性能。     

壳聚糖复合树脂对铜的吸附研究

本文以壳聚糖为原料,交联海藻酸钠,制得壳聚糖复合树脂,研究其对Cu~(2+)的吸附性能。结果表明,Cu~(2+)初始浓度为200mg/L,投加量为0.05g,吸附平衡时间为3.0h,pH为5.0,吸附效率可达100.6mg/g。壳聚糖复合树脂可用于水体中Cu~(2+)的富集和分离。     

氧化锌粉体对Cu~(2+)的吸附研究

采用氧化锌粉体吸附水中Cu~(2+),考察了反应时间、反应温度、pH值及Cu~(2+)浓度对吸附效果的影响。实验结果表明:在氧化锌用量为20mg,吸附时间20min,温度为30℃,pH值为8时,对Cu~(2+)的吸附率可达到95.78%,吸附量为23.93mg/g。     

银杏叶作为吸附剂去除废水中Cu2+的研究

以秋季废弃的银杏叶作为吸附剂,吸附去除废水中的铜离子。研究了吸附剂粒度、吸附剂投加量、pH、吸附温度、废水中Cu~(2+)初始质量浓度对吸附效果的影响。结果表明:在吸附剂粒度150～180μm、吸附剂投加量1.3～1.6g、吸附温度25～50℃条件下、银杏叶对Cu~(2+)初始质量浓度小于40mg/L的中性废水的吸附率几乎达到100%;银杏叶对Cu~(2+)的吸附过程与拟一级动力学方程线性拟合较好。     

APTES改性介孔硅的制备及对重金属离子的吸附性能研究

以介孔二氧化硅为原材料,将3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性接枝到介孔硅表面,对改性介孔二氧化硅进行表征分析。介孔硅具有较高的比表面积,而APTES中的氨基具吸附重金属功能,使得氨基改性介孔硅吸附重金属离子的功能更强。探讨了介孔硅对重金属的吸附性能,考察氨基功能化介孔硅吸附剂对重金属镉离子(Cd~(2+))、铅离子(Pb~(2+))、铜离子(Cu~(2+))的选择吸附作用。实验结果表明,吸附时间8h以上,介孔硅和改性介孔硅对Cd~(2+)的吸附量分别为0.14、0.15mg/g,对Pb~(2+)的吸附量分别为0.14、0.15mg/g,对Cu~(2+)的吸附量分别为0.13、0.15mg/g;在温度为25℃,震荡时间为24h的条件下,改性介孔硅对Pb~(2+)吸附性能最好,吸附量为0.13mg/g,其次是Cu~(2+)为0.02mg/g,最后是Cd~(2+)为0.01mg/g,说明在3种金属的混合溶液中,改性介孔硅对Pb~(2+)有良好选择吸附性。     

膨化稻壳对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元离子溶液体系的吸附行为研究

以稻壳(RRH)为原料,通过膨化改性制得吸附材料。对比膨化稻壳(ERH)与其他常用吸附剂如椰壳活性炭、硅藻土、皂土和离子交换树脂等吸附剂的吸附性能,研究其对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元重金属离子的吸附特性。结果表明,与未改性RRH相比,经膨化改性后的稻壳表面结构疏松、层层多变、结构粗糙。在Cu~(2+)-Pb~(2+)二元体系中,ERH吸附Cu~(2+)和Pb~(2+)的最大吸附容量分别为7.13mg/g和10.6mg/g。同时,ERH对于Pb~(2+)的吸附能力大于Cu~(2+)的吸附能力,具有一定选择性,而离子交换树脂和皂土吸附容量都较高,对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元金属离子吸附选择性不明显。通过拟合分析,ERH吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir单分子层吸附模型。     

二硫化碳改性松针对Cu~(2+)的吸附性能研究

利用二硫化碳(CS2)改性松针作为新型生物材料,对溶液中Cu~(2+)进行吸附去除。结果表明:当pH=7、吸附剂剂量为0.4g、反应时间为60min时,该材料对100mL 50mg/L含铜废水的去除率达94.7%;伪二级动力学方程能较好地拟合该材料对Cu~(2+)的吸附动力学过程,揭示了其吸附主要是离子交换吸附;Langmuir方程能较好地拟合该材料对Cu~(2+)的等温吸附过程,表明其吸附主要是单分子层吸附。     

响应面法优化木质素基选择性吸附树脂的皂化条件

采用响应面法研究了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺选择性吸附树脂(BLPAM)的皂化实验。以氢氧化钠溶液浓度、皂化温度、皂化时间为影响因素,以Pb~(2+)吸附量、Cu~(2+)吸附量、Pb~(2+)对Cu~(2+)的选择性吸附系数、Pb~(2+)去除率、Cu~(2+)去除率为响应值建立Box-Behnken数学模型,通过响应面分析得到针对各响应值的主次因素和优化皂化条件。采用组合赋权法确定各响应值的权重,获得最终的优化皂化条件。结果表明,BLPAM的优化皂化条件为:氢氧化钠溶液浓度1.45mol/L、皂化温度98℃、皂化时间2.90h,所得皂化BLPAM树脂在二元Pb~(2+)/Cu~(2+)溶液中对Pb~(2+)吸附量为1.772mmol/g,Cu~(2+)吸附量为1.719mmol/g,Pb~(2+)对Cu~(2+)的选择性吸附系数为1.604,Pb~(2+)去除率为96.062%,Cu~(2+)去除率为93.864%。     

碳纳米管透水混凝土的重金属离子吸附性能

利用多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了MWCNTs透水混凝土材料,研究了其对水溶液中二价重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)的吸附性能。重金属离子溶液初始浓度为100,400,700及1 000 mg/L,吸附时间为1,2,6,12,24,48及72 h。测试了MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)吸附量与吸附时间的关系,分析了重金属离子溶液初始浓度对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)平衡吸附量的影响。研究发现,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的吸附量在24 h后达到吸附平衡;随着重金属离子溶液初始浓度的增大,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的平衡吸附量明显提高;MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附能力大小顺序为Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)。MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线与Freundlich模型符合较好,可以采用Freundlich模型描述MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线。     

氮掺杂多孔碳材料的制备及其吸附性能研究

采用细乳液聚合法制备了聚丙烯腈(PAN)微球,以其作为氮掺杂多孔碳材料(NPC)的前驱体,经ZnCl_2溶液浸渍后,分别在450℃、600℃和700℃这3个不同温度下碳化制得多孔碳材料NPC-H450、NPC-H600和NPCH700。采用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N_2吸附-脱附等方法对样品进行表征。研究了NPC对CO_2和Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:所制备的多孔碳材料NPC-H450、NPC-H600和NPC-H700的比表面积大,分别为1114m~2/g、1644m~2/g和931m~2/g;氮含量高,质量分数分别为11.33%、12.12%和13.35%。制备的NPC对CO_2及Cu~(2+)均有良好吸附的性能。在0℃、1atm条件下,NPC-H450对CO_2的吸附量为3.40mmol/g,NPC-H700在常温下对Cu~(2+)24h的吸附量可达62.88mg/g。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备及其吸附铜离子应用研究

首先以石墨粉为原材料,通过Hummers方法合成了氧化石墨烯(GO);将GO溶胶与预处理的壳聚糖(CS)进行复合,制得GO/CS复合吸附材料,通过SEM扫描电镜对材料进行了表征,并就其对水中铜离子(Cu2+)的吸附性能进行了研究。结果表明,复合材料的最佳吸附条件为pH=9,用量为20mg,吸附时间为10min,吸附率达88%。吸附过程的研究显示,该吸附行为符合Freundlich等温线模型。材料重复使用5次,吸附效果无下降,可用于水中微量Cu~(2+)的吸附。     

5种改性淀粉吸附Cu~(2+)性能及动力学研究

具有一定功能基团的改性淀粉可提高对重金属离子的吸附能力,分别以阳离子淀粉、磷酸酯淀粉、磷酸酯双淀粉、氧化淀粉和尿素淀粉5种改性淀粉为吸附剂,以紫外分光光度法测量吸附后的Cu~(2+)质量浓度,考察了改性淀粉对Cu~(2+)的吸附动力学,并对比了不同改性淀粉的吸附效果。结果表明,在改性淀粉用量为0.1g、铜离子初始浓度为2g/L、溶液体积为100mL的条件下饱和吸附,其中磷酸酯淀粉吸附量最大,达50.7mg/g。吸附动力学研究表明5种改性淀粉的吸附等温数据均符合Freundlich模型。阳离子淀粉吸附数据符合准二级动力学模型,其余4种改性淀粉吸附数据更符合准一级动力学模型。     

阳离子改性的有机复合膨润土吸附材料的制备、表征及吸附性能研究

用十六烷基三甲基氯化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)阳离子表面活性剂分别与四乙烯五胺(TEPA)、二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)复合改性哈密膨润土,制得系列改性膨润土吸附材料。FT-IR、XRD和TGDTA等表征结果表明,改性及有机复合改性膨润土的层间距显著增大。以新疆新鑫冶炼厂实际废水为吸附研究对象,研究发现,当改性膨润土投加量为25g/L、pH为9.0、吸附时间为60min时,有机改性膨润土对冶炼废水中Cu~(2+)、Ni~(2+)的去除率可达78%左右,而有机复合改性膨润土对废水中Cu~(2+)、Ni~(2+)的去除率最高可达95%以上,若吸附条件控制得当,经有机复合改性膨润土处理后的冶炼废水,其Cu~(2+)、Ni~(2+)的含量可达到国家排放标准。     

功能化石墨烯选择性吸附重金属离子

重金属离子污染日益严重,石墨烯作为一种新型碳材料在吸附重金属离子方面具有巨大潜力。本文通过尝试,探索出基于酯化反应将功能团乙二胺四乙酸(EDTA)连接到氧化石墨烯(GO)表面合成功能化氧化石墨烯(EDTA-GO)的新方法。研究结果显示:EDTA-GO饱和吸附量高达(355±17)mg/g,较改性之前提高了17.5%,并且符合Langmuir单层吸附模型。随着pH值的升高,EDTA-GO的吸附性能越来越强。吸附平衡时间在4分钟以内。通过将Pb~(2+)与Cd~(2+)和Cu~(2+)相比较,发现在pH=4.6的条件下Pb~(2+)的饱和吸附量远大于后两者,表现出良好的选择性吸附特点。     

磷酸化石墨烯(PGO)的制备及其对Gd~(3+)的吸附性能研究

以氧化石墨烯(GO)为原料,利用膦类基团对稀土离子的高配位能力制备了磷酸化石墨烯(PGO)。分别利用XRD、FT-IR和XPS对PGO的物相、组成和化学性质进行了分析表征,并且利用TEM、SEM和BET等观察分析了PGO的形貌尺寸和微结构特征。在此基础上,研究了PGO对溶液中Gd~(3+)的吸附性能,并通过与GO进行对比,揭示了影响PGO吸附溶液中Gd~(3+)的关键因素。结果表明,PGO是一种表面磷酸化的二维炭材料,其对Gd~(3+)的吸附主要是基团配位控制的化学吸附过程。在温度为20℃、溶液pH值为4条件下,PGO在经过120min的吸附反应后可达到最高吸附容量。此时,与GO对Gd~(3+)的吸附量238.51mg/g相比,PGO的吸附量高达351.85mg/g,性能提升了47.52%。     

改性壳聚糖微球合成及对Cu~(2+)吸附性能的研究

壳聚糖由于其结构特性和表面化学性能,对过渡金属离子有很强的亲和力和良好的选择性。利用二乙胺、三乙胺、聚乙烯亚胺(PEI)对壳聚糖微球进行改性,增加壳聚糖微球的活性中心以强化对二价铜离子(Cu~(2+))的吸附能力。实验结果表明:在Cu~(2+)溶液pH为5,吸附时间为15min,温度为35℃时,制得的改性壳聚糖微球对Cu~(2+)的吸附量达到2.88mmol/g。     

粉煤灰基沸石负载二氧化硅对Cu2+吸附性能

以粉煤灰(fly ash,FA)为原料采用水热合成法制备粉煤灰基沸石(fly ash zeolite, FAZ),通过Na_2SiO_3进行改性,制备了粉煤灰基沸石负载二氧化硅的铜离子吸附剂(fly ash zeolite loaded silica,FAZS),利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附孔径分布(BET)进行表征。以铜离子为吸附模型离子,考察了Ph、吸附剂用量和吸附时间等因素对吸附量的影响。结果表明,FAZS对Cu~(2+)具有较好的吸附能力;在298 K时,FAZS对Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型且为化学吸附过程,在80 min内基本达到吸附平衡,最大吸附量高达127.4 mg/g,Langmuir等温吸附数学模型能比较好地拟合FAZS对Cu~(2+)的吸附。热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。     

纤维素/二氧化钛复合纳米纤维膜的制备及对Cu~(2+)吸附性能

采用静电纺丝技术与水解后处理的方法相结合,制备了纤维素/TiO_2复合纳米纤维膜。通过扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、接触角及力学性能测试对复合纳米纤维膜进行了表征。结果表明,复合纳米纤维膜表面光滑,纤维呈三维杂乱排列;加入TiO_2后,纳米纤维的平均直径略有下降,纤维素的结晶度减小,断裂强度降低;但亲水性大幅提升。Cu~(2+)吸附试验结果表明,溶液pH、Cu~(2+)初始浓度和吸附时间是影响吸附效果的重要因素,Cu~(2+)的最大平衡吸附量可达66.54mg/g。Cu~(2+)在纤维素/TiO_2复合纳米纤维膜上的等温吸附规律可以用Langmuir和Freundlich吸附等温模型进行描述,从相关系数来看,纤维素/TiO_2复合纳米纤维对Cu~(2+)的吸附行为用Freundlich模型描述更为合理。     

改性玉米秸秆对废水中Cr~(6+)吸附的研究

对玉米秸秆进行化学改性,应用改性玉米秸秆对含六价铬(Cr~(6+))废水进行吸附研究。研究了改性玉米秸秆吸附剂用量、pH值、温度对废水中Cr~(6+)吸附作用的影响。结果表明:对≤100mg/L(质量浓度)的Cr~(6+)废水,在秸秆用量为0.03g(质量浓度0.6g/L)、pH值为2、吸附温度20℃、吸附平衡时间120min条件下,对Cr~(6+)的去除率为99.9%,吸附量为166.5mg/g。吸附是自发吸热过程。     

改性柚皮对水中Cu~(2+)的吸附性能研究

通过异丙醇对柚皮进行改性,用于吸附水中的铜离子。考察吸附时间、pH、改性柚皮用量等因素对吸附效果的影响。结果表明:当pH=6,改性柚皮粉用量8g/L,吸附时间50min时,Cu~(2+)的去除率达90%以上。等温吸附规律可用Langmuir和Freundlich方程较好地描述,吸附热力学表明改性柚皮对水中Cu~(2+)的吸附是自发进行的吸热过程,改性柚皮对水中Cu~(2+)的吸附能较好地符合准二级动力学模型。