磺酸型螯合吸附材料对Cd(Ⅱ)的吸附动力学及热力学EI北大核心CSCD

将对羟基苯磺酸钠(SHBS)接枝到PGMA/SiO2微粒的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)大分子链上,成功地制备出一种新型的磺酸型螯合吸附材料SHBS-PGMA/SiO2,研究了其对Cd(Ⅱ)的吸附行为。结果表明,SHBS-PGMA/SiO2对Cd(Ⅱ)有很强的螯合吸附能力,吸附容量可以达到0.40mmol/g。吸附行为符合Langmuir与Freundlich吸附模型和准二级动力学方程式,并分别计算了吸附过程的焓变(ΔH)、吉布斯自由能变(ΔG)和熵变(ΔS)等热力学参数。结果表明,该吸附过程是自发的吸热过程。     

水杨羟肟酸功能化聚合物/硅胶螯合吸附材料SHA-PHEMA/SiO_2的制备及吸附性能

首先采用氯甲基化试剂1,4-二氯甲氧基丁烷对水杨羟肟酸(SHA)实施氯甲基化反应,制得氯甲基化水杨羟肟酸(CMSHA);然后以聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)改性的硅胶微粒PHEMA/SiO2为载体,使其表面的醇羟基与CMSHA上的氯甲基基团发生亲核取代反应,制得水杨羟肟酸功能化的复合螯合吸附材料(SHA-PHEMA/SiO2)。考察了取代反应的主要影响因素;并研究了SHA-PHEMA/SiO2对重金属离子的螯合性能。结果表明,CMSHA与PHEMA/SiO2之间的取代反应遵循单分子取代反应(SNl)的机理;较高温度下,强极性溶剂有利于反应的进行。SHA-PHEMA/SiO2对不同重金属离子表现出不同的螯合吸附能力,摩尔吸附容量的顺序为Cu2+Zn2+Cd2+Pb2+;SHA-PHEMA/SiO2对Cu2+离子的吸附动力学符合伪二级速率方程;其吸附行为同时遵循Freundlich和Langmuir模式。     

羽毛蛋白基高吸水性树脂吸附Cd2+的动力学和热力学研究

研究了羽毛蛋白-聚(丙烯酸-丙烯酰胺)高吸水性树脂吸附Cd2+的动力学和热力学特性。动力学研究表明,树脂在吸附Cd2+的同时,自身的吸水率先增大后减小,吸附过程符合准二级动力学模型。Langmuir等温吸附方程能较好地拟合不同温度下Cd2+在树脂上的吸附行为,吸附平衡常数随着温度的升高而增大。热力学研究表明,在本实验研究范围内,吸附焓变ΔH为正值,吸附自由能变ΔG为负值,吸附熵变ΔS为正值,因此,树脂对Cd2+的吸附是一个吸热的、熵增加的自发过程,升温有利于吸附的进行。     

香草醛改性壳聚糖对镉离子的吸附热力学和动力学

研究了微波辐射条件下香草醛改性壳聚糖(V-CTS)对Cd2+离子的吸附性能,测定了吸附等温线和吸附动力学曲线。结果表明,该吸附剂对Cd2+离子的吸附行为符合Freundlich吸附等温式,在298～318K温度范围内,焓变ΔH=24.22kJ/mol,表明吸附是吸热过程。吸附动力学符合Lagergren二级吸附速率方程,反应活化能为25.58kJ/moL,表明V-CTS对金属离子的吸附由化学反应控制,而非扩散控制。吸附剂解吸再生循环使用4次后,镉离子的吸附容量仅减少18.9%,该吸附剂具有较好地再生使用性。     

氧化石墨烯/SiO_2复合材料对Cd(Ⅱ)的吸附

以氧化石墨烯(GO)、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)为表面活性剂,合成了GO/SiO_2复合材料。通过静态吸附试验,探讨了pH、GO/SiO_2投加量、吸附时间和Cd(Ⅱ)初始浓度对GO/SiO_2吸附Cd(Ⅱ)的影响,采用了FTIR、XRD、SEM和EDS对GO/SiO_2吸附Cd(Ⅱ)进行表征分析,并探讨了其对Cd(Ⅱ)的吸附机制。结果表明,当溶液pH为8.5,投加量为0.25g/L,吸附时间为100min时,GO/SiO_2吸附Cd(Ⅱ)效果最佳。吸附过程较好的拟合了准二级动力学模型(R~2≈1)和Freundlich等温吸附模型(R~2≈1)。XRD表明SiO_2与GO成功复合;FTIR、SEM等结果表明,GO/SiO_2吸附Cd(Ⅱ)前后自身结构并未发生变化,其对Cd(Ⅱ)具有很好的吸附效果,对Cd(Ⅱ)的吸附机制以—OH、—COOH的离子交换作用为主,Si—OH的络合反应并存。     

镉离子印迹硅胶的制备与吸附性能

采用表面印迹技术和溶胶-凝胶法,以Cd(Ⅱ)离子作为印迹离子,硫氰基丙基三甲氧基硅烷为功能分子,环氧氯丙烷为交联剂,在硅胶表面制备Cd(Ⅱ)离子印迹聚合物(IIP-TCPTS/SiO2),并利用平衡吸附法研究了聚合物吸附性能和选择识别能力。结果表明,最大吸附量为16.7 mg/g;20 min即可达到吸附平衡;当pH值在5.4~7.8范围内,印迹聚合物保持了较好的吸附容量;印迹聚合物对Cd(Ⅱ)离子具有较强的选择性识别能力;重复使用时性能稳定。     

淀粉微球对Co~(2+)的吸附热力学和动力学研究

研究了淀粉微球(CSM)对Co2+的吸附行为,分析了其吸附热力学性质和动力学特性,初步探讨了吸附机理。结果表明,在研究的浓度范围内,CSM对Co2+吸附行为符合Langmuir和Freundlich等温方程,不同温度下,CSM吸附Co2+的吸附焓变ΔH、吸附自由能变ΔG、吸附熵变ΔS均为负值,表明吸附是一个自发的、放热的过程,降低温度有利于吸附;CSM主要通过物理吸附方式吸附Co2+,吸附同时受液膜扩散和颗粒内扩散过程控制,液膜扩散为吸附过程的主控步骤。     

甘蔗叶活性炭对碱性嫩黄的吸附热力学和动力学研究

研究了甘蔗叶活性炭对碱性嫩黄(AO)的吸附行为,分析了其吸附热力学性质和动力学特性,初步探讨了吸附机理。结果表明,在50~310 mg/L浓度范围内,甘蔗叶活性炭对AO的吸附行为符合Langmuir等温方程,在303~323K温度范围内,甘蔗叶活性炭吸附AO的自由能ΔG0,吸附焓变ΔH0、吸附熵变ΔS0,表明吸附是一个自发的、吸热的熵增过程;吸附过程符合准二级动力学方程(R20.998),以化学吸附为主,同时受膜扩散和颗粒内扩散过程控制,膜扩散为吸附过程的主控步骤。     

新型磁性印迹聚合物的制备及其吸附性能研究

以纳米Fe3O4和TEOS为原料制备Fe3O4/SiO2颗粒;然后以壳聚糖为功能单体,环氧氯丙烷为交联剂,Cu(Ⅱ)为模板离子,在Fe3O4/SiO2表面负载印迹聚合物,从而制备了一种新型的表面印迹磁性聚合物Fe3O4/SiO2/CS.并用IR和XRD对产物进行了表征.Fe3O4/SiO2/CS对单一溶液中Cu(Ⅱ)的吸附率为82.04％,对Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅱ)混合溶液中对Cu(Ⅱ)吸附率为77.80％,远高于对混合溶液中Fe(Ⅱ)的吸附率.制备的印迹聚合物Fe3O4/SiO2/CS对Cu(Ⅱ)有较高的吸附容量和较高的选择性.     

花生壳对Cu(Ⅱ)的吸附特性

花生壳资源丰富,吸附重金属离子有较大优势。为此,研究了花生壳对溶液中Cu(Ⅱ)的吸附特性,考察了溶液pH值、Cu(Ⅱ)初始浓度和吸附时间对吸附率的影响。结果表明:溶液pH值、Cu(Ⅱ)初始浓度和吸附时间对花生壳吸附Cu(Ⅱ)有较大影响,吸附平衡时间约为120 min;花生壳对Cu(Ⅱ)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,不同温度下吸附过程的ΔG0<0,ΔH0>0,ΔS0>0,表明花生壳对Cu(Ⅱ)的吸附过程是一个自发的吸热过程。     

Ce(SO_4)_2改性褐煤半焦对废水中Cd(Ⅱ)的吸附效果

为了提高褐煤半焦对重金属离子的吸附性能,将褐煤用3.0 mol/L H_3PO_4进行活化,将改性剂Ce(SO_4)_2·4H_2O与活化褐煤混合,通过炭化制备出改性褐煤半焦,对改性褐煤半焦的制备条件进行了优化,并通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对改性褐煤半焦进行了表征。在25℃和静态条件下,研究了改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)的吸附效果,探讨了改性褐煤半焦对废水中Cd(Ⅱ)的吸附条件。结果表明:改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)具有很好的吸附性能,Cd(Ⅱ)的去除率达99.8%。改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)吸附的适宜条件为吸附温度为25℃,Ce(SO_4)_2·4H_2O用量为褐煤质量的5.0%,废水pH值为3.0,Cd(Ⅱ)的起始浓度为40.00 mg/L,吸附时间为2.0 h,Cd(Ⅱ)与改性褐煤半焦的质量比为1∶50。按照改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)吸附的适宜条件,含Cd(Ⅱ)12.90 mg/L的电镀废水经改性褐煤半焦处理后,Cd(Ⅱ)去除率为99.3%,Cd(Ⅱ)的浓度降为0.09 mg/L,可达标排放。改性褐煤半焦可再生利用。     

电纺La2O3纳米纤维对氟离子的吸附热力学和动力学研究

以聚丙烯腈为模板，采用高压静电纺丝与烧结相结合制备了La₂O₃纳米纤维，采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和比表面积分析仪(BET)对La₂O₃纳米纤维进行分析。将其用作除氟剂，探讨了La₂O₃对氟离子的吸附动力学和热力学。结果表明：La₂O₃对氟离子的吸附数据遵循准二级动力学和Langmuir吸附等温模型；热力学参数吉布斯自由能(ΔG⁰)0、熵变(ΔS⁰)及焓变(ΔH⁰)均大于零，说明La₂O₃对氟离子吸附过程为多级控制的自发熵增加吸热反应。     

不同pH条件下硫化钼纳米片吸附Cd(Ⅱ)的微观机制研究（英文）

本研究结合静态实验和X射线吸收精细结构谱学(EXAFS)评估了硫化钼纳米片对重金属Cd(Ⅱ)的吸附行为和微观机制。结果表明:Cd(Ⅱ)在硫化钼纳米片上的吸附受溶液pH、反应时间和温度的显著影响,但不受离子强度的影响。在pH 3.3～9.6范围内, pH升高显著促进了硫化钼对Cd(Ⅱ)的吸附量,但不改变吸收速率、吸附等温线和热力学。二级动力学模型能更好地拟合该吸附平衡,且内表面颗粒扩散模型显示了吸附过程中的三个典型阶段。等温线和热力学分析说明Cd(Ⅱ)在硫化钼上的吸附是异质性的、自发的、吸热的和不可逆的过程。EXAFS光谱学分析揭示了该吸附存在两种类型:在较低的pH(3.56,6.48)条件下,内表面络合以Cd–S配位键为主;在较高的pH(9.57)条件下,出现Cd(OH)_2沉淀,且配位键以Cd–O和Cd–Cd的形式存在。这些研究结果对于评估重金属离子和硫化钼纳米片在分子水平上的作用机理提供了新的视野。     

氮化硼纳米片吸附Cd(Ⅱ)的动力学和热力学研究（英文）

本工作对Cd(Ⅱ)在多孔六方氮化硼(p-BN)上的吸附行为和机理进行了系统而全面的研究,考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和温度等条件对于Cd(Ⅱ)吸附的影响,并采用不同手段表征了吸附前后p-BN的化学组成、形态和表面官能团的变化,进而研究其吸附机理。研究结果显示,在pH 7.0和313 K条件下, Cd(Ⅱ)的最大吸附容量可达到184mg·g–1,其动力学数据与拟二级模型和颗粒内扩散模型吻合,表明吸附主要受化学吸附控制,限速步骤主要是分子扩散。Cd(Ⅱ)在p-BN上的吸附是一个自发和吸热过程,吸附等温线分别符合Freundlich和Langmuir模型,说明Cd(Ⅱ)通过多层和单层吸附而吸附在非均相表面上。XPS的光谱结果显示,p-BN吸附剂具有大量的B–N,B–O等结构用作键合位点,有利于从废水中吸收Cd(Ⅱ)。这些结果表明, p-BN有希望作为吸附材料用于清除水体中的Cd(Ⅱ)。     

十六烷基三甲基溴化铵和壳聚糖季铵盐复合改性膨润土对水中苯胺和Cd2+的协同吸附研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和壳聚糖季铵盐(HACC)复合改性膨润土,制得CT-MAB-HACC膨润土。并将该有机膨润土用于水溶液中苯胺和Cd2+的协同吸附。调查了pH、吸附剂投加量、吸附时间、Cd2+和苯胺初始浓度等因素对吸附效果的影响。实验结果表明,CTMAB-HACC膨润土能同时有效地去除有机污染物苯胺和Cd2+,其对水中苯胺和Cd2+的吸附分别源于分配作用和螯合作用。Cd2+的存在对苯胺的吸附率基本没有影响,但苯胺的存在对Cd2+的吸附有促进作用。     

磁性羟乙基纤维素-聚乙烯亚胺的制备及对Pb(Ⅱ)的吸附性能

以羟乙基纤维素(HEC)和聚乙烯亚胺(PEI)为原料,在水介质中,通过戊二醛进行交联,并包埋磁性Fe3O4,制备了磁性羟乙基纤维素-聚乙烯亚胺(Fe3O4-HEC-PEI)吸附材料。用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和震动样品磁强计(VSM)对Fe3O4-HEC-PEI吸附材料进行了表征,用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了其对Pb(Ⅱ)离子的吸附性能。表征结果说明,HEC和PEI成功交联,并对Fe3O4颗粒进行了包埋,Fe3O4-HEC-PEI的饱和磁化强度为52.59 A·m2/kg,其中的Fe3O4仍为单一相的反尖晶石型结构。吸附测试结果表明,Fe3O4-HEC-PEI对Pb(Ⅱ)的吸附在120 min达到平衡,吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温数据更好的符合Freundlich模型。Fe3O4-HEC-PEI吸附Pb(Ⅱ)离子的Gibbs自由能变ΔG00,焓变ΔH0=-8.83 k J/mol,熵变ΔS0=-18.29 J/(mol·K),说明Fe3O4-HEC-PEI对Pb(Ⅱ)离子的吸附是一个放热和熵减少的自发过程。     

N-苯基硫脲改性螯合纤维对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附性能

以接枝丙烯酸的聚丙烯纤维(PP-g-AA)为基体材料,在1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的作用下,将N-苯基硫脲(PTU)修饰在PP-g-AA纤维上,得到新型功能化螯合纤维PP-g-AA-PTU,并研究了其对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附行为。采用FT-IR、XPS等测试手段对螯合纤维进行表征,研究了溶液浓度、温度、pH值、吸附时间对Hg(Ⅱ)吸附性能的影响,并考察了纤维的选择性吸附。研究结果表明,PP-g-AA-PTU纤维在溶液pH值为3~8范围内,对Hg(Ⅱ)的吸附性能无明显变化,在10min内即可达到吸附平衡,吸附效果明显优于PP-g-AA纤维。吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,且饱和吸附量高达76.51mg/g。该螯合纤维能对Hg(Ⅱ)具有优异的吸附选择性,在水体中Hg(Ⅱ)的去除领域具有良好的应用前景。     

高粱秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附热力学与动力学研究

利用Langmuir和Freundlich等温方程、准一级及准二级动力学方程对实验数据进行拟合分析,研究了高粱秸秆生物炭(SSB)对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附热力学与动力学行为。结果表明:SSB对Cr(Ⅵ)的等温吸附规律可用Langmuir吸附等温方程描述,吸附过程较好的符合准一级动力学方程。吸附过程的ΔG00、ΔH00,且仅为13.874kJ/mol,ΔS00,说明SSB对Cr(Ⅵ)的吸附是以物理吸附为主的自发吸热过程。     

K-Zn-MOF-74新型吸附材料的制备及其应用

研究了新型改性金属有机骨架材料K-Zn-MOF-74的制备及其吸附水中Cd(Ⅱ)的性能和机理。通过拟合吸附等温模型以及吸附动力学模型,探究其吸附性能,结合IR、XRD、SEM和XPS等表征分析研究其吸附机理。K-Zn-MOF-74对水中Cd(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir模型、D-R模型以及准二级动力学模型,其吸附过程以化学吸附为主,最大吸附量为297.0 mg/g,是改性之前Zn-MOF-74的17.71倍。通过IR、XRD、SEM和XPS等表征分析,Cd(Ⅱ)主要以沉淀物的形式被附着在K-Zn-MOF-74的表面。     

活性炭孔隙结构对重金属离子吸附性能的影响

对活性炭进行孔结构调控,系统地对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)3种重金属离子的吸附特性进行研究,考察活性炭孔隙结构对吸附的影响。采用模板法制备出平均孔径2.23~3.37nm、中孔率45.1%~91.9%的中孔活性炭,制得的中孔活性炭可几孔径范围与这3种重金属水合离子直径相匹配。将中孔活性炭用于水溶液中Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的静态吸附,考察了pH值、温度、时间等吸附工艺条件的影响。研究发现,对吸附Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)适宜的pH值分别为3.0、6.0、6.0,吸附是一个吸热过程。吸附过程符合拟二级动力学模型。活性炭中孔率的增大有利于提高对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附效果,表明对具有较大尺寸的重金属离子吸附过程中活性炭中孔所起的重要作用。