物理化学趣味实验:棉秆对废水中普鲁士蓝的吸附

设计并实施了物理化学实验“棉秆对废水中普鲁士蓝的吸附”的探究教学,学生通过实验理解了表面现象、吸附过程影响因素、吸附动力学及热力学等相关物理化学知识,取得了显著的教学效果,同时培养了学生的创新精神和动手能力。     

一种多孔氮掺杂生物炭的制备及对四环素吸附性能——创新型实验设计

为了拓展农业院校应用化学和材料化学专业高年级学生的学科视野,提高化学实验课程的高阶性、创新性和挑战度,通过科教融合,设计了一个创新性实验—利用汉麻废弃物制备多孔氮掺杂生物炭及对四环素吸附性能。实验内容包括氮掺杂多孔生物炭的制备、形貌结构和性质表征、吸附性能和稳定性的测试以及吸附动力学拟合与机理探索等。该实验具有化学、材料学与农业科学和生物科学相结合的特点,创新性强、操作简便,可供同类高校的同行借鉴。将农林废弃物的回收利用的科研成果应用于教学实践,可以突出专业特色,提升化学类专业学生的科技创新思维、环境保护意识和综合实践能力。     

以应用为导向的"材料制备与吸附性能"创新综合实验设计

基于应用型人才培养目标,通过创新实验教学内容和方法,将科研成果引入到实验教学内容中,设计出以实际应用为导向的磁性材料制备及吸附性能研究综合实验。该实验教学对材料的结构表征和性能测试进行补充和拓展,并融合较为前沿的科学问题,采用半开放式教学手段,鼓励学生自主设计、独立分析,构建科研反哺教学的协同机制。通过实践表明,该实验具备综合性特征,内容涵盖了材料化学、仪器分析、物理化学相关理论;经过系统训练,提升学生的专业操作技能,巩固理论知识,强化实践应用,有利于培养学生分析解决实际问题的能力和专业创新能力。     

一种金属有机框架纳米材料的制备及其染料吸附性能研究——推荐一个研究型综合化学实验

介绍一个从合成、表征到性能研究的完整研究型综合实验。合成路线巧妙,制备出了文献报道的尺寸最小的纳米金属有机框架。引入纳米材料研究基本表征手段和吸附动力学研究,通过实验教学展示材料研究方法,拓展学生知识面。通过对实验条件的设计,激发学生探索精神、培养学生创新意识、训练学生化学思维。     

多壁碳纳米管-炭复合泡沫材料的制备和吸附性能

通过在聚氨酯泡沫模板中沉积多壁碳纳米管，用炭的预制体酚醛树酯将碳纳米管粘接固定在一起，经过高温碳化过程制备了碳纳米管-炭复合泡沫材料。红外光谱结果表明利用浓硫酸和浓硝酸的混合溶液处理可以使复合泡沫表面活化形成羧基和羟基，从而使复合泡沫具备较强的分子吸附能力。扫描电镜和氮吸附实验表明这种复合泡沫同时具备大孔和介孔，大孔能够满足流体自由流动的通畅性，介孔可以满足中分子的吸附需要。对标定物维生素B12的吸附实验证明这种复合泡沫对中分子量的生化分子具有有效的吸附能力。这种宏观尺寸的泡沫材料与传统的颗粒状活性炭相比具有简化工艺，提高吸附效率的应用潜力。     

综合化学实验：磁性金属有机骨架材料的合成及对铅的吸附

设计了一个综合实验——磁性金属有机骨架材料的合成及对铅的吸附。先合成四氧化三铁,再通过氨基修饰制备磁性金属有机骨架吸附材料。考察了此材料对铅的吸附性能,铅的浓度用火焰原子吸收光谱法测定。通过实验加深了学生对物理化学课程中吸附动力学等相关内容的理解,同时巩固了学生对仪器分析课程中的原子吸收光谱法的相关内容的掌握。     

“活性炭表面改性及对苯的吸附研究”综合性实验设计

为加强学生对吸附单元操作基础知识的理解、提升实验研究技能,设计了“活性炭表面改性及其苯吸附性能研究”综合性实验项目。该项目设立了吸附剂基本性质分析、表面改性、吸附性能表征及动态吸附等内容,分别训练学生实验研究、实验操作、仪器表征、图谱解析及实验结果总结分析的能力。经过实验训练,学生掌握了N2吸/脱附仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)的仪器操作与图谱解析方法;学会了表面改性实验及活性炭碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和动态吸附性能测试的实验方法与结果的归纳分析;还结合所学吸附单元操作基本原理,研究揭示实验研究的规律性结果。本综合性实验在加强学生对吸附单元操作相关知识掌握的同时,能激发学生的学习兴趣、提升专业综合能力。     

PEI/SiO2复合型吸附材料对脲酸吸附特性的研究

通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷的偶联, 将聚乙烯亚胺(PEI)偶合接枝在硅胶微粒表面, 制得了对脲酸有强吸附性能的复合型医用吸附材料PEI/SiO₂. 静态吸附实验结果表明, 凭借强烈的氢键相互作用, 硅胶表面的聚胺大分子PEI对脲酸的互变异构体三羟基嘌呤具有很强的吸附能力, 等温吸附满足Freundlich吸附方程, 饱和吸附量可达84.9 mg/g; 介质的pH值对吸附作用有很大的影响, 在中性溶液中(pH＝6～7), 复合吸附材料PEI/SiO₂对脲酸具有强吸附能力, 而在酸性与碱性溶液中吸附能力都较弱; 温度对吸附性能也有影响, 升高温度吸附量增大.     

羟肟酸型吸附树脂对苯酚的吸附性能

通过水杨羟肟酸(SHA)与氯甲基化交联聚苯乙烯微球之间的Friedel-Crafts烷基化反应,实现了SHA在交联聚苯乙烯微球(CPS)上的固载化,制得了SHA功能化微球SHA-CPS。采用红外光谱对其结构进行表征;通过吸附动力学实验和等温吸附实验研究了SHA-CPS微球对苯酚及对硝基苯酚的吸附行为,考察了介质的pH、温度对SHA-CPS微球吸附苯酚的影响,探讨了其吸附热力学与吸附机理。结果表明,SHA-CPS对苯酚及对硝基苯酚具有较强的吸附能力和较快的吸附速率,其吸附能力受温度和pH影响较大。SHA-CPS对苯酚及对硝基苯酚的吸附动力学过程符合准一级方程,其吸附行为符合Freundich吸附模型,属单分子层吸附。SHA-CPS吸附树脂具有良好的重复使用性能。     

胶原纤维固化杨梅单宁对UO22+的吸附

以胶原纤维为基质，通过交联剂将杨梅单宁固化在胶原纤维上制备吸附材料．实验结果表明，所制备的吸附材料对UO2^2 具有很强的吸附能力，当溶液中UO2^2 的浓度为7．5mmol/L、pH为5．0时，吸附容量达到1．19mmol UO2^2 /g(283．3mgU／g)．UO2^2 在固化杨梅单宁上的吸附平衡符合Freurldlich方程，升高温度，平衡吸附量增大。吸附动力学可用拟二级速度方程来描述，由动力学方程计算得到的平衡吸附量与实测的平衡吸附量基本相同，误差在4％以内．pH值对吸附过程有较大影响，适宜的pH在5-8之间。所制备的吸附材料具有优良的柱动力学特性，床层的有效利用率高；经解吸后的吸附柱其吸附性能基本不变。     

大孔吸附树脂的吸附机理

大孔吸附树脂(macroprous adsorption resin, MAR)是近几十年发展起来的一种具有多孔立体结构、人工合成的有机高分子聚合物。由于其特殊的理化性质和吸附性能,已被广泛应用于化学、医药、环保和食品等领域。本文介绍了近年来国内外对大孔吸附树脂在吸附机理研究方面的进展,重点介绍了不同温度条件下大孔吸附树脂对靶标分子的吸附热力学行为模式,靶标分子在大孔吸附树脂表面及孔内的吸附扩散行为模式。此外,大孔吸附树脂性能参数和靶标分子结构参数之间构效关系也对其吸附选择性规律具有重要的影响。因此,大孔吸附树脂与底物间构效关系的匹配程度及其对选择性的影响是大孔吸附树脂分离理论研究的核心。本文最后介绍了可以准确客观描述吸附过程并具有一定使用范围的大孔吸附树脂吸附模型的建立和评价。     

Adsorption

Ohne Zusammenfassung     

Adsorption

Ohne Zusammenfassung     

Fast Gas Adsorption Measurements For Complicated Adsorption Mechanisms

Jäntti introduced a method to reduce the time required for the stepwise measurement of adsorption isotherms. After each pressure change he measured the adsorbed mass three times and calculated its equilibrium value at the new pressure. In the present paper, we discuss the applicability of this method in a broader scope without starting from a given combination of sorptive and adsorbent and the influence of measuring inaccuracies. The method is applied to detect whether the adsorption process is based on more than one adsorption mechanism or not.     

Ueber Adsorption

Ohne Zusammenfassung     

Adsorption calorimetry

The efficiency of activated carbons prepared from corncob, to remove asphaltenes from toluene modeled solutions, has been studied in this work. The activating agent effect over carbonaceous solid preparation , and also temperature effect on the asphaltenes adsorption on the prepared activated carbons, was studied. The asphaltene adsorption isotherms were determined, and the experimental data were analyzed applying the Langmuir, Freundlich, Redlich–Peterson, Toth and Radke–Prausnitz and Sips models. Redlich–Peterson model described the asphaltenes isotherm on the activated carbons better. The asphaltenes adsorption capacities at 25° for activated carbons were: 1305 mg g^?1, 1654 mg g^?1 and 559.1 mg g^?1 for GACKOH, GACKP and GACH₃PO₄, respectively. Thermodynamic parameters such as ΔG°, ΔH°, and ΔS° were also evaluated from the adsorption isotherms in asphaltene solutions from toluene solutions, and it was found that the adsorption process was spontaneous and exothermic in nature. Kinetic parameters, reaction rate constant and equilibrium adsorption capacities were evaluated and correlated for each kinetic model. The results show that asphaltene adsorption is described by pseudo-second-order kinetics, suggesting that the adsorption process is chemisorption. The adsorption calorimetry was used to analyze the type of interaction between the asphaltenes and the activated carbons prepared in this work, and their values were compared with the enthalpic values obtained from the Clausius–Clapeyron equation.