磁性碳纳米管表面新型镉离子印迹聚合物制备及其对大米中的镉离子富集

以苯胺修饰的磁性碳纳米管为基质,Cd²⁺为模板,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,在碳纳米管表面制备出一种新型磁性Cd²⁺印迹聚合物(MWNTs/MIIPs)。 采用扫描电子显微镜和红外光谱等技术手段对其形态和化学结构等进行详细表征。 吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺离子具有良好的吸附能力,最大吸附量为16.96 mg/g;选择吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺/Cu²⁺、Cd²⁺/Ni²⁺、Cd²⁺/Pb²⁺和Cd²⁺/Cr³⁺的相对选择因子分别是2.03、2.35、2.16和2.13。 结合原子吸收光谱分析技术,该材料MWNTs/MIIPs可用于大米中的Cd²⁺快速分离富集检测。     

PANI-SnP复合膜电极在镍镉废水中电控离子交换性能

采用滴涂法在铂基底制备了电活性聚苯胺-磷酸锡(PANI-SnP)复合膜电极,考察了该电极在Ni²⁺、Cd²⁺溶液的电控离子交换性能. 用傅立叶变换红外光谱和扫描电镜分析观察复合膜的组成及表面形貌;在0.1 mol·L^-1 Ni(NO₃)₂、Cd(NO₃)₂溶液,通过循环伏安法比较了PANI膜、SnP膜及PANI-SnP复合膜电极的电化学性能,并结合电化学石英晶体微天平技术重点考察了PANI-SnP复合膜的离子交换机制;同时,通过循环伏安法调控复合膜电极的氧化还原电位,结合X射线能谱和X射线光电子能谱分别测定了其氧化和还原状态的元素组成. 结果表明,PANI-SnP复合膜电极在Ni²⁺、Cd²⁺溶液均有良好的氧化还原电活性和可逆离子交换性能,其Cd²⁺离子选择性优于Ni²⁺离子,通过电控离子交换可使Cd²⁺离子从镍镉废水高效分离.     

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。     

新型含氮、硫纤维素螯合树脂的合成及其吸附性能

将稻壳纤维素的氯化产物(CDC)分别与水合肼、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、丁二胺和己二胺反应,合成了6种含氮纤维素螯合树脂(ADC-1～ADC-6);在碱性条件下用环硫氯丙烷交联ADC合成了6种新型含氮、硫纤维素螯合树脂(TADC-1～TADC-6),研究了合成条件和ADC,TADC树脂对金属离子的吸附性能.结果表明,ADC树脂对Cu²⁺,Cr³⁺,Ni²⁺,Hg²⁺,Zn²⁺等离子有较好的吸附性,对Hg²⁺吸附容量可达0.5mmol/g左右;TADC树脂对Ag⁺,Cu²⁺,Hg²⁺等离子有较好的吸附性,对Hg²⁺和Ag⁺吸附容量可达1.1mmol/g和1.9mmol/g左右;强酸性条件下,ADC和TADC树脂的吸附容量都降低,它们对金属离子的吸附顺序分别为Hg²⁺>Cu²⁺>Ni²⁺和Ag⁺>Hg²⁺>Cu²⁺,树脂用10%的氨水解吸附可重复使用.     

双频超声辅助酶解同时提取生菜中的4种重金属离子

提出了一种一步提取4种重金属离子的新方法。基于双频超声辅助酶解技术,高强度的超声探头、超声波水浴控温技术与组合酶相结合,可从生菜中高效同步提取4种重金属离子。实验结果表明,纤维素酶和风味蛋白酶的组合酶更有利于重金属离子的提取。双频超声模式下,630 W功率和50℃水浴温度显著提高了生物分子的酶解率,只需15 min即可同时从生菜中提取出As³⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Pb²⁺等4种重金属离子,且回收率达98.3%～106.0%,相对标准偏差小于6%。双频超声辅助酶解与生物传感检测技术相结合,可实现生菜中4种重金属离子的同时提取和检测。     

具有高离子识别能力的镉离子表面印迹材料的制备及其离子识别机理的研究

采用氨基-过硫酸盐氧化还原引发体系, 先实现了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合, 制得高接枝度的接枝微粒PHEMA/SiO₂. 然后使接枝大分子PHEMA的侧羟基与5-氯-8-羟基喹啉(CHQ)发生亲核取代反应, 将8-羟基喹啉(HQ)基团键合在接枝大分子侧链, 使接枝大分子PHEMA实现8-羟基喹啉功能化转变, 制得表面含有高密度HQ基团的功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂, 考察研究了功能微粒HQ-PHEMA/SiO₂对Cd²⁺离子的强螯合吸附作用. 在此基础上, 采用本课题组建立的新的分子表面印迹技术, 以Cd²⁺离子为模板离子, 二氯乙醚为交联剂, 对接枝在硅胶表面的功能大分子链HQ-PHEMA进行了离子印迹, 制备了Cd²⁺离子表面印迹材料IIP-HQP/SiO₂, 深入考察研究了其离子识别与结合特性. 实验结果表明, 该离子表面印迹材料对Cd²⁺离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于Cu²⁺和Pb²⁺两种对比离子, 印迹材料IIP-HQP/SiO₂对Cd²⁺离子的识别选择性系数分别高达25.52和22.91, 显示出超高的离子识别能力.     

N,N-二甲基吡啶苯甲醛缩对二甲氨基苯甲酰腙的合成及对Cu2+的选择性识别

设计合成了可用于识别铜离子的化合物N,N-二甲基吡啶苯甲醛缩对二甲氨基苯甲酰腙(1), 通过¹H NMR, ¹³C NMR和MS等对其结构进行了表征; 采用荧光光谱和吸收光谱法研究了化合物1与金属离子间的相互作用. 结果表明, 化合物1对Cu²⁺ 呈现良好的选择性, Cu²⁺ 的加入使化合物1的荧光强度增强12.5倍, 加入其它金属离子如Fe³⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Li⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ 和 Ag⁺, 仅引起化合物1荧光强度的微降. 采用双倒数线性回归拟合法计算可知, 化合物1与Cu²⁺ 形成了1: 1型强发光配合物, 结合常数为2.0×10⁷ L/mol.     

(7-甲氧基-4-亚甲基)香豆素基-单氮杂-18-冠-6的阳离子识别性能研究

基于题示光敏离子载体MMC-MAC(O₅)与金属离子配位时荧光或延迟荧光性质的变化,研究了它作为光敏主体在乙腈或水溶液中对Li⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ba²⁺和Pb²⁺离子的识别性能,由改进的H-B方程计算得主客识别的稳定常数和敏感因子.结果表明,由于该光敏离子载体的香豆素的羰基能以七元环形式参与对金属离子的配位,在一定程度上增大了对客体离子的络合能力;在水溶液中,由于金属离子的溶剂化作用和因香豆素的羰基易与水形成氢键,影响了MMC-MAC(O₅)与客体离子的结合,稳定常数明显降低.基于MMC-MAC(O₅)的分子结构和与金属离子结合时荧光强度的增强,讨论了识别机理     

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。     

荧光素-层状双金属氢氧化物复合体的发光性能及对Fe3+的荧光识别

采用离子交换法合成了FLN/OS-LDH复合体(FLN: 荧光素, OS: 1-辛烷磺酸钠, LDH: 镁铝型层状双金属氢氧化物), 并研究了其光致发光和对Fe³⁺的识别性能. 固态时, FLN不发光, 而FLN/OS-LDH复合体呈黄绿色荧光(发射波长为565 nm), 是荧光素(FLN)的特征发射光. 在甲酰胺(FM)中可将该复合体方便剥离为胶状悬浮液, 其发射波长发生蓝移, 为绿光发射(531 nm). 研究了复合体剥离液对金属离子的荧光识别特性, 发现其对Fe³⁺的选择性识别能力很强, 远优于其它离子(Mg²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Cd²⁺和Hg²⁺). 该复合体与Fe³⁺结合发生荧光猝灭现象, 可将其用作检测Fe³⁺的荧光传感器. Fe³⁺检测限为1.27×10^-7 mol/L, 猝灭常数(K_sv)为3.44×10² L/mol.     

Pb在锗酸镉基质中的长余辉发光特性

通过高温固相反应在空气中制得单相Cd₂Ge₇O₁₆:Pb²⁺长余辉发光材料.分析了Cd₂Ge₇O₁₆和Cd₂Ge₇O₁₆:Pb²⁺的激发光谱和发射光谱,指出Pb²⁺的发光是该离子的³P₁-¹S₀跃迁产生的;分析了Cd₂Ge₇O₁₆:Pb²⁺的发光存在基质对Pb²⁺的能量传递;并把长余辉性质归结为基质中Cd离子的挥发产生的空穴陷阱.提出了长余辉发光机理模型.     

新型薄膜扩散梯度装置定量测量水环境中重金属形态

采用以纤维素透析膜为扩散相, 0.05 mol/L羧甲基纤维素钠(CMC)溶液为结合相的薄膜扩散梯度(DGT)装置(CMC-DGT)定量累积和测量水溶液中Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的有效态; 考察了pH值和离子强度对CMC-DGT累积Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的影响以及不同配体(乙二胺四乙酸二钠、 单宁酸和黄腐酸)对重金属有效态的影响; 测量了外加标的天然水和工业废水中重金属的有效态浓度; 并比较了不同结合相DGT装置对同一水体中重金属的有效态浓度. 实验结果表明, 0.05 mol/L CMC溶液对Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺累积容量分别为0.24, 0.11和0.45 mg/mL; 定量累积的最佳pH值范围分别为3.7～8.0, 4.7～9.0和4.7～8.0; 随着离子强度的增大, CMC-DGT对Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的累积容量下降; CMC-DGT能够定量地累积配制水中的游离Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺, 回收率分别为92.1%, 100.6%和96.4%; 当有配体存在时, 随着配体浓度的增大, CMC-DGT测量的Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺有效态的浓度随之下降; 在过滤工业废水、 河水和湖水中, 不同结合相DGT装置对重金属有效态的测量值不同. 结果表明, CMC可作为DGT技术新的液态结合相.     

Cd(Ⅱ)和ATP的结合位点的NMR研究

用NMR方法研究了金属镉离子在ATP(嘌呤三磷酸腺苷)上的配位点.测量了不同pH值时由于Cd²⁺的存在而引起的¹H,¹⁵N及³¹P的化学位移和³¹P－³¹P中的偶合常数的变化以及由ATP的存在所引起的¹¹³Cd的化学位移的变化.结果表明,在pH＞4.5的条件下,ATP主要以磷酸根和N₇同时对Cd²⁺配位;在pH值2.5～4.5的条件下,ATP主要以磷酸根和N₁同时对Cd²⁺配位,还存在少量的磷酸根和N₇同时配位的模式;而在酸性非常强的条件下(pH＜2.5),ATP不再与Cd²⁺相互作用。     

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。     

天然高分子壳聚糖作为吸附剂的吸附特性研究

甲壳素经化学改性制得的壳聚糖吸附Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Rb⁺、Cs⁺、Cd²⁺、Pb²⁺等离子的研究已有报道^[1],但吸附Pd²⁺等贵金属离子的研究尚不多见.本文报道了壳聚糖及其交联产物的造粒方法,并测定了该糖吸附Hg²⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Pd²⁺等离子的特性.结果表明,化学交联后的颗粒(作吸附剂)在酸性条件下仍保持相当好的刚性,对Pd²⁺离子的吸附容量较大,在Pd²⁺、Cu²⁺共存时可选择性吸附Pd²⁺.     

MOFs基微流控电化学芯片对多种重金属离子的实时在线检测

将具有丰富微孔的ZIF-8金属有机框架和电化学技术对金属离子的富集作用与微流控器件对溶液流动的可控性相结合,构建了一种新型传感器,实现了高通量、实时和快速检测环境中的多种金属离子污染物.研制的ZIF-8-Nafion/ITO基微流控电化学传感器对Cd²⁺,Pb²⁺及Hg²⁺离子在0.1～100μmol/L的浓度范围内具有良好的线性关系,检出限分别为0.055,0.0025及0.0016μmol/L(S/N=3).该微流控芯片对于样品的需求量少,可降低对能源的消耗;同时由聚二甲基硅氧烷拓印的微流控器件还有望实现柔性电极的功能,对便携式电化学柔性器件在生物和环境样品的集成化和自动化检测具有重要意义.     

T(4-TAP)P柱内衍生流动注射在线预富集ICP-AES及其在痕量分析中的应用

首次以meso-四(4-氨基苯基)卟啉为衍生化试剂,使其负载于碳硅凝胶填充材料上,在优化的实验条件下,于pH9.24的NH₃·H₂0/NH₄Cl缓冲介质中实现金属离子Cu²⁺、Mn²⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺的在线富集分离和ICP-AES测定.考察了影响在线预富集的各种因素,富集倍数可达6～57.8倍.检出限为ng/mL级,分析速率为6次/h.此法用于生物试样分析,结果满意.     

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。     

热剥离法制备石墨烯纳米片对Pb2+和Cd2+的吸附

石墨粉氧化后,在氮气气氛下,快速高温剥离制得石墨烯纳米片。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼(Raman)光谱、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和氮气吸附-脱附等分析手段对石墨烯样品进行了表征。这些分析测试结果显示:石墨烯样品主要由很薄的1-4层石墨组成,呈褶皱状态,比表面积为628.5 m²·g^-1。研究了石墨烯吸附水溶液中的Pb²⁺和Cd²⁺的pH值、吸附时间、吸附温度和金属离子初始浓度等影响因素, Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为460.20和72.39 mg·g^-1。结果表明,热剥离法制得的高质量石墨烯纳米片可以作为一种高效的从水中去除Pb²⁺和Cd²⁺的吸附材料。     

基于苯四甲酸和双(咪唑基甲基)苯配体的三维Cd-MOF的合成、结构及荧光性质

选择刚性的1,2,4,5-均苯四甲酸(H4L)为主配体,以1,3-双(1H-咪唑-1-基甲基)苯(1,3-bib)为辅助配体,在水热条件下,与过渡金属离子Cd²⁺配位合成了配合物[Cd(L)_0.5(1,3-bib)(H₂O)]·H₂O(1)。利用元素分析、红外光谱、X射线单晶衍射、热重和X射线粉末衍射对其结构进行了表征,并研究了化合物的荧光性质。结果表明:配合物1属正交晶系,空间群Pbca,a=0.85708(4)nm,b=1.91223(10)nm,c=2.45160(12)nm。配合物1中Cd²⁺与L^4-配体的羧基通过双齿螯合配位,通过1,3-bib连接形成三维网状结构。配合物1具有较强的荧光,其对丙酮溶剂、MnO^-₄、Hg²⁺离子有一定的荧光猝灭。