基于环氧树脂固化的离子印迹材料的制备及其对铅离子吸附的研究

水体中重金属离子Pb²⁺的存在对环境和人体具有较大的危害,因此,去除环境中的Pb²⁺具有重要的实际意义。本研究以Pb²⁺作为印迹模板离子、PEG-600为致孔剂、1,6-己二胺为固化剂与环氧树脂固化聚合,制备了一种环氧树脂基多孔离子印迹吸附材料(IIP)。采用静态吸附法研究了pH值、Pb²⁺初始浓度、吸附温度及吸附时间等因素对IIP吸附Pb²⁺的影响。采用X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)等方法对此材料吸附Pb²⁺前后的性质进行了表征。结果表明,在pH=4.5和293 K时,材料对Pb²⁺的吸附容量达到149.01 mg/g,吸附动力学符合准二级动力学模型,等温曲线符合Langmuir吸附模型。此IIP具有较好的吸附能力和重复利用性能,对Pb²⁺的吸附明显高于竞争离子的吸附,并且对Pb²⁺具有较好的富集回收效果。本研究合成的...     

改性柏树锯末对铜离子吸附机制研究

本文以KMnO₄改性处理的柏树锯末为吸附剂,对溶液中的Cu²⁺吸附去除。结果表明,改性锯末增大了孔径和比表面积,吸附剂表明吸附位点增多,当pH=7、吸附剂用量1 g·L^-1及温度318 K的条件下吸附效果最佳。改性柏树锯末对Cu²⁺的吸附动力学和等温线线性拟合结果分别符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型,说明该吸附过程是单分子层吸附,并以化学吸附为主。     

SnNb2O6纳米片的合成及对达氟沙星的吸附

通过水热反应制备了新型SnNb₂O₆纳米片吸附剂, 并利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和比表面积及孔径分析等手段对其结构和形貌进行了表征. 以第三代喹诺酮类抗生素达氟沙星为吸附质, 进行了影响因素实验、 吸附动力学实验及等温吸附实验, 探究了SnNb₂O₆对达氟沙星的吸附性能和吸附机理. 实验结果表明, SnNb₂O₆吸附剂具有片状形貌, 层状单斜相晶体结构, 比表面积为52.89 m²/g. 吸附剂用量、 吸附温度、 溶液pH值及吸附时间均对吸附率有一定影响. 相应的等温吸附曲线可以较好地拟合Freundlich方程, 且动力学实验数据可以用拟二级动力学方程描述, 其中液膜扩散为主要控制步骤. 在35 ℃下, 吸附剂用量为0.09 g, 控制溶液pH值为6.02时, 吸附30 min即可达到较好效果, 此时达氟沙星的吸附去除率为93.1%.     

油页岩飞灰对重金属离子的吸附动力学及热力学

采用批式振荡吸附法研究了燃油页岩电厂循环流化床锅炉飞灰对重金属离子Pb²+、Cu²+、Zn²+、Cd²+的吸附动力学及吸附热力学特性,并提出了吸附机理。结果表明,油页岩飞灰对Pb²+、Cu²+、Zn²+、Cd²+的吸附平衡数据符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,但Freundlich方程能够更好地描述吸附等温线。在油页岩飞灰对重金属离子吸附的初始阶段,拉格朗日准一级动力学方程、准二级动力学方程、Elovich方程、粒子内扩散模型均能很好地反映吸附模式,而整个吸附过程则遵循二级反应动力学方程,其吸附过程是液膜扩散和粒子内扩散共同作用的结果。油页岩飞灰对Pb²+、Cu²+、Zn²+、Cd²+的吸附是吸热反应。     

亲水性氨基吡啶树脂的合成及其吸附性能

将氨基吡啶功能基引入亲水性大孔球状聚甲基丙烯酸环氧丙酯（PGMA）,合成了高亲水性的氨基吡啶螯合树脂(PGMA-AP),考察了该树脂对Hg²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺等重金属离子的静态吸附性能及影响因素。 结果表明,该树脂对上述4种重金属离子在25 ℃时的静态饱和吸附容量分别为2.145、1.715、1.023和0.654 mmol/g,最佳吸附pH值为4.5～5.0,吸附性能随温度升高而改善,在实验浓度范围内该树脂对上述重金属离子的等温吸附符合Langmuir和Freundlich方程。     

煤焦吸附和还原NO的动力学研究

利用固定床反应器研究了煤焦吸附和还原NO的动力学,分析了热解温度(500℃～900℃)和矿物质对煤焦脱除NO的影响。结果表明,在程序升温反应(TPR)和等温反应中,随着温度的升高(30℃～600℃),煤焦-NO经历了从化学吸附到还原反应的转变。低温时煤焦脱除NO的动力学符合Elovich方程,原煤焦的起始吸附速率随着温度的升高而增大,脱灰煤焦的起始吸附速率先增大后减小,等温吸附过程中煤焦的活化能随着吸附量的增大而增大。随着热解温度的升高,TPR中煤焦的NO转化率降低,等温还原反应的速率常数减小,高温热解导致煤焦脱除NO的活性降低。矿物质对煤焦-NO的吸附和还原反应存在催化作用。     

板栗内皮对水溶液中镉离子和铅离子的吸附

研究了板栗内皮对水溶液中金属离子(Cd²⁺,Pb²⁺)的吸附过程,以及吸附过程中不同条件对其吸附能力的影响。通过对反应时间、温度、pH、初始金属离子浓度等因素的控制,设计不同单一变量确定在不同条件下的吸附能力,利用红外光谱确定板栗内皮上参与反应的主要基团。结果表明,板栗内皮吸附Cd²⁺,Pb²⁺理论最佳吸附条件分别为pH 4.6和pH 5.0,吸附时间5.3 h和4.5 h,吸附温度53.80℃和43.09℃。在此吸附条件下,Cd²⁺和Pb²⁺的理论吸附率为98.91%与98.39%,实际吸附率为96.89%与97.84%。红外光谱分析表明其作用的主要基团为-C≡C-,C=O与C-H;通过动力学方程拟合,得出微观吸附过程符合准二级动力学模型。     

一步热解法制备Cu/Fe双金属生物炭复合材料及其高效吸附Pb2+性能

使用一步热解法制备了Cu/Fe双金属生物炭复合材料(BC@Cu/Fe-X,X=3、5、10)和Fe生物炭复合材料(BC@Fe)。考察了Cu掺杂量对BC@Cu/Fe-X吸附Pb²⁺的影响,确定最佳掺杂比例。结果显示BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺性能最好。考察了吸附时间、Pb²⁺浓度、p H、背景离子、空气中老化等实验条件对BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的影响。通过动力学、热力学数据拟合分析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的行为,利用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段解析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺前后特征峰变化。BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的机理如下：大约42%的Pb²⁺被还原为Pb⁰,33%的Pb²⁺形成Pb O/Pb(OH)₂,25%的Pb²⁺与O—...     

改性层状双氢氧化物对铜离子(Ⅱ)和双酚A的协同吸附

采用离子交换法制备了十二烷基苯磺酸根(DBS^-)和柠檬酸根(Cit^3-)复合改性层状双氢氧化物(LDHs),简写为DBS-Cit-LDHs。 利用粉末X射线衍射分析、红外光谱分析、比表面积测定以及元素分析等技术手段对样品进行了表征。 结果表明,DBS^-和Cit^3-已柱撑进入LDHs层间。 研究了DBS-Cit-LDHs对水中重金属离子Cu²⁺和有机污染物双酚A(BPA)的协同吸附性能。 吸附实验结果表明,DBS-Cit-LDHs能同时高效去除Cu²⁺和BPA;对Cu²⁺的强吸附能力缘于DBS-Cit-LDHs层间Cit^3-与Cu²⁺形成了稳定配合物;对BPA的强吸附能力缘于分配作用,且吸附能力与样品比表面积无关。 DBS-Cit-LDHs对Cu²⁺的吸附动力学和热力学分别符合准二级动力学方程和Freundlich等温式;对BPA的吸附分别符合准一级动力学方程和Linear等温式。 二者吸附过程的ΔG^o和ΔH^o均为负值,表明吸附为自发放热过程。     

改性PAN纤维与Fe3+的配位反应及配合物的催化性能

采用盐酸羟胺和水合肼的混合物分别对PAN纤维进行改性制备了偕胺肟改性PAN纤维(AO-PAN)和混合改性PAN纤维(M-PAN), 并分别与Fe³⁺进行配位反应生成两种改性PAN纤维铁配合物(Fe-AO-PAN和Fe-M-PAN). 研究了配位反应的动力学特性及温度和Fe³⁺初始浓度的影响, 并采用DRS和ESR技术比较了两种不同改性PAN纤维铁配合物对偶氮染料活性红195氧化降解反应的催化性能. 结果表明, 在所设定的温度和浓度范围内, 两种改性PAN纤维与Fe³⁺之间的配位反应平衡符合Langmuir 和Freundlich 吸附等温模型以及Lagergren准二级动力学方程, 并且AO-PAN比M-PAN更容易与Fe³⁺发生配位反应. 在相同条件下AO-PAN与Fe³⁺反应的配合量和反应速率常数均比M-PAN与Fe³⁺反应的高. 两种配合物对染料的氧化降解反应具有催化作用, 暗态条件下Fe-M-PAN比Fe-AO-PAN表现出更高的催化活性, 而光辐射条件下Fe-AO-PAN的催化活性显著增强.     

基于黄药子药渣制备微孔碳材料及其吸附氯霉素的研究

本文通过NaCl/KCl活化黄药子残渣制备微孔碳材料(DBL-800-AC)用于氯霉素的吸附研究。采用粉末X射线衍射仪(PXRD)、拉曼光谱仪(Raman)、比表面积及孔径分析仪(BET)等仪器表征碳材料稳定性、化学组成、石墨化程度和孔隙结构。探讨NaCl/KCl活化物、溶液pH、温度、氯霉素初始浓度和离子强度对氯霉素吸附性能的影响。采用NaCl/KCl活化剂进行活化后,DBL-800-AC的比表面积达到1634 m²/g,总的孔体积为0.85 m²/g,表明DBL-800-AC微孔碳具有丰富的孔隙结构。当pH值为5时,温度35℃时,DBL-800-AC吸附氯霉素的吸附量约900 mg/g。吸附过程中动力学模型符合二级动力学模型,等温模型可用Freundlich吸附等温模型描述。中药药渣制备的微孔碳材料是有效的去除水中氯霉素的吸附剂。     

核桃青皮制备高含氧量多孔炭及其对Ni2+的吸附性能

以核桃青皮为原料, 先用水热法制备其炭前驱体, 然后以不同的温度活化得到生物质炭(HBC_x). 采用扫描电子显微镜(SEM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 氮气吸附-脱附仪(BET)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对HBC_x进行了表征, 并考察其对废水中高浓度和低浓度Ni²⁺的吸附性能. SEM和BET表征结果表明, 大量的大孔(约2 μm)均匀地分布在HBC_x上, 其具有分级多孔结构, 当活化温度为800 ℃, 所得HBC₈₀₀的比表面积为 94 m²/g, 平均孔径为4.07 nm; 炭材料表面含氧和含氮官能团丰富, 氧含量(摩尔分数)高达21.24%, 可与Ni²⁺发生离子交换或共沉淀, 这些基团有利于吸附过程的进行. 所制备的多孔炭对废液中低浓度的Ni²⁺去除率接近100%, 表现出优异的吸附性能. Langmuir等温模型能很好地描述了HBC_x对Ni²⁺的吸附过程, 为单分子层吸附, HBC₈₀₀对Ni²⁺的最大理论吸附量高达127.39 mg/g. 拟二级吸附动力学模型可以更好地反映吸附过程, 吸附速率主要由化学吸附所控制. 固定床动态吸附结果表明该材料有优异的工业应用前景.     

离子强度对膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂吸附Pb2+/Cu2+的影响

为揭示外加电解质离子强度对重金属离子吸附的影响规律与内在机制, 制备了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂(BLPAMA), 研究了外加电解质离子强度对BLPAMA吸附单一和二元Pb²⁺/Cu²⁺的影响规律, 以及有、无外加0.2 mol/L NaNO₃时BLPAMA对二元Pb²⁺/Cu²⁺的吸附等温线、吸附热力学及吸附动力学。 结果表明, 在单一Pb²⁺或Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺和Cu²⁺吸附量降低;在二元Pb²⁺/Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺吸附量降低而Cu²⁺吸附量提高。     

新型L-苯丙氨酸衍生物的合成及其金属配合物对罗丹明B的降解性能

以L-苯丙氨酸和α-溴代肉桂醛为起始原料,Fe²⁺、 Ni²⁺和Zn²⁺为金属核心,设计并合成了3种新型的光催化材料(C₁₈H₁₉NO₄BrFe²⁺、 C₁₈H₁₉NO₄BrNi²⁺和C₁₈H₁₉NO₄BrZn²⁺),其结构经UV-Vis, FL, ¹H NMR, IR, MS(EI)和元素分析表征。研究了目标产物在甲醇 水中对罗丹明B(RhB)的降解性能。结果表明：C₁₈H₁₉NO₄BrFe²⁺、 C₁₈H₁₉NO₄BrNi²⁺和C₁₈H₁₉NO₄BrZn²⁺对RhB的降解率分别为54.1%、 63.9%和72.7%。     

SiO2@松香基阳离子交换树脂对水中微量Cd吸附

以硅胶为核,马来海松酸丙烯酸乙二醇酯和甲基丙烯酸为功能单体,采用涂覆悬浮聚合法合成了核壳型SiO₂@松香基阳离子交换树脂(SiO₂@RCER),研究了其对水中微量Cd²⁺的静态吸附性能。结果表明,在Cd²⁺溶液浓度为0.5 mg·L^-1,pH=6.0,温度为303 K,吸附剂用量为10 g·L^-1时,Cd²⁺去除率可达到100%;SiO₂@RCER对Cd²⁺的吸附符合准二级动力学方程以及Langmuir吸附等温线,表明吸附过程为单分子层化学吸附。吸附前后材料的XPS图谱表明:SiO₂@RCER对Cd²⁺吸附主要涉及Na⁺以及溶液中的Cd²⁺的阳离子交换。该吸附剂在对Cd²⁺、Pb²⁺浓度超标的矿区废水吸附处理后,高毒重金属浓度均达到国家生活饮用水水源水质一级标准(CJ3020-93),其他离子浓度也有所降低。     

焙烧温度对微乳液法负载铂制备的Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3催化剂异构化性能的影响

过微乳液法负载Pt制备了Pt-S₂O₈^2-/ZrO₂-Al₂O₃(Pt-SZA-X) 催化剂,并采用XRD、BET、FT-IR、TPR、TEM等手段对催化剂进行了表征。以正戊烷异构化反应为探针,考察了焙烧温度对催化剂异构化性能的影响。结果表明,焙烧温度对Pt-SZA-X的还原温度影响不大,但催化剂表面S含量随着焙烧温度的升高而下降;焙烧温度为600~650℃时形成O=S=O结构,此时S与催化剂载体结合比较稳定;焙烧温度为650℃时,可得到单一的ZrO₂四方晶相,焙烧温度高于650℃时,比表面积迅速降低,催化剂表面S⁶⁺流失严重。在不同温度下焙烧得到的催化剂中,经650℃焙烧的催化剂具有适宜的超强酸位和比表面积,异构化活性最高。在反应温度为230℃、反应压力2.0 MPa、氢烃物质的量比4:1、质量空速1.0 h^-1时,催化异戊烷产率达到60.8%。     

新型侧链液晶聚醚螯合树脂的合成及其对水中Cu2 +的吸附性能研究

以环氧环己烷作为改性单体,通过环氧氯丙烷与环氧环己烷阳离子开环聚合获得分子量约为3000的共聚醚主链。然后以联苯为介晶基元、亚氨基二乙酸为末端螯合基团,成功合成了一种新型结构的侧链液晶聚醚螯合树脂。在对其结构鉴定以及基础物理性质测定的基础上,系统地研究了该树脂对水中Cu²⁺吸附的影响因素、再生性能、吸附选择性、吸附模型以及吸附动力学。结果表明,该树脂对Cu²⁺具有良好的吸附性能、再生性能和选择性,其对水中Cu²⁺的吸附为Langmuir单分子层吸附,吸附过程符合准二级动力学模型。     

高容量亚胺基二乙酸型螯合树脂的制备及吸附性能

以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体, 氯甲基化的交联聚苯乙烯树脂(CMCPS)为大分子引发剂, CuBr/2,2'-联吡啶(Bpy)为催化剂, 采用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)技术, 使甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合在CMCPS树脂表面, 制得了环氧化聚合物. 将该聚合物与亚胺基二乙酸(IDA)反应, 制备了高容量亚胺基二乙酸型螯合树脂(IDA-PGMA-CMCPS), 用元素分析对其进行了表征. 考察了螯合树脂对Cu²⁺的吸附性能及动力学和热力学参数. 该螯合树脂表面IDA接枝密度达8.15 mg/m². 研究结果表明, 树脂对Cu²⁺的吸附量随离子浓度和温度的升高而增加, 当pH值为2.2时, 对Cu²⁺离子的吸附效果最佳. 树脂的静态饱和吸附容量为1339.66 mg/g, Langmuir和Freundlich方程均呈现良好的拟合度. 通过热力学平衡方程计算ΔG<0, ΔH=270.60 kJ/mol, ΔS>0, 表明该吸附过程是自发、 吸热、 熵增加的过程. 动力学研究结果表明, 准二级动力学方程能较好拟合动力学实验结果, 该过程符合准二级动力学模型.     

介孔Fe/SBA-15非均相芬顿氧化水中难降解染料罗丹明B

以介孔二氧化硅SBA-15 为载体, 采用等体积浸渍法制备了Fe/SBA-15. 通过X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对其进行了表征, 并用于对水溶液中罗丹明B (RhB)的芬顿氧化. 表征结果表明了Fe/SBA-15维持了长程有序的介孔结构, 孔径和比表面积都有所下降, 并呈现棒状体的聚集态, 平均直径为0.6 μm. Fe 以α-Fe₂O₃的形态同时存在于介孔孔道内外. 在Fe/SBA-15 和H₂O₂同时存在条件下RhB的去除是吸附和催化氧化降解的协同作用所致, 并且与Fe/SBA-15 投加量密切相关, 但与初始溶液pH 几乎无关. 当Fe/SBA-15 投加量为0.15 g·L^-1, RhB 初始浓度为10.0 mg·L^-1,H₂O₂/Fe³⁺摩尔比为2000:1,初始溶液pH为5.4和反应温度为21 ℃时, RhB去除率达到了93%. Fe/SBA-15的Langmiur 单分子层饱和吸附量为99.11 mg·g^-1. 此外, 采用H₂O₂浸泡方式对使用过的Fe/SBA-15可进行再生,连续6 次循环使用后仍可维持80%的RhB去除率, 且每次使用后Fe浸出浓度都在0.1 mg·L^-1 (或者0.6% (质量分数))以下. 基于淬灭实验、UV-Vis 光谱和气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪分析的结果, 提出了RhB的去除机理. 非均相芬顿催化剂Fe/SBA-15可用于去除像RhB这样的生物难降解有机物.     

CeO2-WO3催化剂表面酸性和氧化还原性能在脱硝反应中的研究

本研究利用原位合成法成功制备CeO₂-WO₃催化剂并用于脱硝反应，焙烧温度为550℃的CW-550催化剂活性最佳，200℃时CW-550脱硝活性达到90%以上。CW-550催化剂具有优越的催化剂性能可归结为较大的比表面积、较多的Ce³⁺物种、丰富的表面酸性和优越的氧化还原性能。Ce³⁺增多，有利于氧空位的形成，可促进氧化还原性能。WO₃的引入，在550℃的焙烧条件下可显著提升催化剂的Br?nsted酸量，有利于氨气的吸附与活化，提升其催化性能。CW催化剂上吸附的NH₃物种能与气态的NO反应，而吸附态的NH₃与吸附态的NO_x不能进行高效反应，因此，CW催化剂的SCR反应主要遵循Eley-Rideal反应机理。