磁性碳纳米管表面铅离子印迹聚合物的制备及应用

以乙烯基修饰的磁性碳纳米管为基质,Pb2+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,制备出一种对Pb2+具有特异吸附能力的新型磁性印迹聚合物(MWNTs/MIIPs)。采用扫描电镜、红外光谱和振动样品磁强计等技术并对该印迹聚合物的形态、化学结构和性能进行表征。吸附实验结果表明,所制备的MWNTs/MIIPs对Pb2+具有良好的吸附和选择识别能力,最大吸附量为25.9 mg/g;选择吸附实验结果表明,Pb2+/Cu2+,Pb2+/Zn2+,Pb2+/Co2+,Pb2+/Mg2+,Pb2+/Cd2+以及Pb2+/Ni2+的选择因子分别是2.3,2.5,2.1,2.2,2.1和2.4。结合原子吸收光谱分析技术,此MWNTs/MIIPs成功应用于实际样品中微量Pb2+的分离富集,富集倍数可达40.5倍。     

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.     

向日葵盘低酯化果胶对水溶液中镉离子的吸附作用

本文研究了向日葵盘中的天然低酯化果胶对水溶液中镉离子(Cd²⁺)的吸附作用,考察了果胶添加量、果胶溶液的pH值、温度、吸附时间、共存离子对Cd²⁺吸附量和去除率的影响。随果胶添加量的增加,Cd²⁺的去除率从2.25%逐渐升高至14.60%,而吸附量则先从18.00mg/g增加至20.53mg/g,后逐渐降低至5.84mg/g;随果胶溶液pH值的升高,吸附量和去除率先分别增加至20.70mg/g和15.53%,后逐渐降低;随温度的升高,吸附量和去除率分别增加至20.80mg/g和15.60%后几乎不变;反应10min吸附量和去除率即可达到最大,分别为19.81mg/g和14.75%。此外,溶液中的Ca²⁺也会影响果胶的吸附作用,当Ca²⁺与Cd²⁺的质量比为2时,吸附量和去除率降低了36.70%。确定了向日葵盘果胶吸附Cd²⁺的最佳条件：当溶液中Cd²⁺的浓度为8.0mg/L时,添加等体积80mg/L的pH值为8....     

离子印迹法制备对铜离子(Ⅱ)选择性吸附的碳基材料

通过钨离子印记方法,合成了对铜离子有高选择性吸附性能的碳基材料。 在四乙烯五胺(TEPA)、钨酸铵和葡萄糖摩尔比为1:1:5条件下,经水热法合成的碳基吸附材料能有效地吸附铜离子,对铜离子吸附的最佳pH=5。 在Cd²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Zn²⁺摩尔浓度相近体系中,离子印记碳基吸附材料对铜离子的吸附率高达97.2%,而对Cd²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺吸附率分别为20.1%、9.63%、20.3%、13.3%,表明这种离子印记碳基吸附材料对Cu²⁺具有非常优异的选择吸附能力。     

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。     

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。     

沸石咪唑酯骨架材料-8/多壁碳纳米管电化学传感器灵敏检测镉离子(Ⅱ)和铅离子(Ⅱ)

将沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8)与多壁碳纳米管(MWCNT)结合,制备得到ZIF-8/MWCNT复合材料,并基于此构建了一种可用于Cd²⁺和Pb²⁺同时测定的电化学传感器。MWCNT的引入增强了复合材料的导电性;同时,ZIF-8与MWCNT之间的协同作用使ZIF-8/MWCNT复合材料表现出优异的电催化活性,将ZIF-8/MWCNT复合材料修饰玻碳电极(GCE),能够实现Cd²⁺和Pb²⁺的分别和同时检测。在最优实验条件下,基于ZIF-8/MWCNT/GCE的电化学传感器对Cd²⁺和Pb²⁺分别检测的线性范围分别为0.03～8.00μmol/L和0.03～6.00μmol/L,检出限分别为0.019和0.035μmol/L(S/N=3);对Cd²⁺和Pb²⁺同时检测的线性范围分别为0.03～5.00μmol/L和0.03～5.00μmol/L,检出限分别为0.022和0.048μmol/L(S/N=3)。此...     

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...     

磁性硫化铜复合纳米材料的合成及其对水中汞离子的特异性吸附

设计和合成吸附速率快、选择性好的吸附富集材料对Hg²⁺的高效吸附和精确检测具有重要意义。 本文中,采用简单、经济的策略制备了磁性硫化铜复合纳米材料(Fe₃O₄@SiO₂@CuS),并且通过一系列吸附实验考察了核-壳结构的Fe₃O₄@SiO₂@CuS对水溶液中Hg²⁺的吸附性能。 结果表明,Fe₃O₄@SiO₂@CuS显示出了快速的吸附富集速率和良好的吸附容量。 同时,在多种金属离子共存的情况下,该材料表现出了优异的吸附选择性,Hg²⁺吸附率高达99.9%。 由于该材料具备磁性,因此通过外加磁场即可实现吸附剂与水体简便快速的分离。 以上结果表明,磁性金属硫化物纳米材料在吸附富集和检测领域具有良好的应用前景。     

模拟胃肠道消化液中小球藻类金属硫蛋白对镉离子的结合作用研究

利用锌诱导小球藻,通过提取分离和纯化,获得锌结合类金属硫蛋白(MT-like蛋白)。通过透析过程,研究模拟胃、肠道消化液中MT-like蛋白对Cd²⁺的结合作用。结果表明,在模拟胃液中MT-like蛋白处于脱金属状态,与Cd²⁺的结合能力弱。而在肠消化液中,MT-like蛋白能与Cd²⁺结合,20 mg·L^-1 MT-like蛋白与100μg·L^-1 Cd²⁺的结合率可达46.0%。研究发现,在模拟胃、肠液中胃蛋白酶和胰蛋白酶都会降低MT-like蛋白对Cd^2+的结合能力。研究结果对进一步开发MT-like蛋白作为Cd²⁺的生物解毒剂具有重要意义。     

磁性碳纳米管表面多金属离子印迹聚合物制备及应用

以磁性碳纳米管为载体,Co~(2+)、Cu~(2+)及Cd~(2+)等多种金属离子为模板和多巴胺为功能单体,研制一种对多种重金属离子具有高选择性吸附性能的磁性离子印迹聚合物(MIIPs)。采用红外光谱仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和振动样品磁强计等技术手段对MIIPs进行了表征。采用原子吸收光谱详细研究了MIIPs的吸附性能,结果表明,MIIPs不仅具有优异的磁性能,而且对Cu~(2+)、Co~(2+)及Cd~(2+)具有快速、高效的选择识别能力,最大吸附量分别为46.08、36.35和30.65 mg/g。结合磁固相萃取和原子吸收光谱,MIIPs成功用于淤泥中Cu~(2+)、Co~(2+)及Cd~(2+)的同时分离富集,富集因子分别为18.6、13.4以及10.9。     

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。     

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.     

Adsorption of Heavy Metal Ions from Aqueous Solutions by Zeolite Based on Oil Shale Ash: Kinetic and Equilibrium Studies

Na-A zeolite was successfully synthesized via the alkaline fusion method with oil shale ash as the raw material. The adsorption capacity of it was tested by removing Cu²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺ and Cd²⁺ from aqueous solutions. The results reveal the maximum adsorption capacity of adsorbent for Pb²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺ and Ni²⁺ were 224.72, 156.74, 118.34 and 53.02 mg/g, respectively. The effects of contact time and pH value of solutions on the adsorption efficiency of the zeolite were evaluated. Besides, The equilibrium adsorption data and the batch kinetic data were correlated with Langmuir and Freundlich models and the pseudo-first-order and pseudo-second-order models separately. The results show that the Langmuir isotherm and the pseudo-second-order equation were more suitable for the adsorption of Na-A zeolite for the metal ions. In addition, Thermodynamic parameters of the adsorption(the Gibbs free energy, entropy, and enthalpy) were also evaluated and discussed. The results demonstrate that the adsorption process was spontaneous and endothermic under natural conditions and the synthesized zeolite was an effective adsorbent for the removal of metal ions from aqueous solution.     

镉离子响应性凝胶光子晶体传感膜的构建

将光子晶体与响应性水凝胶结合,采用“三明治”填充方法,以聚苯乙烯（PS）胶体晶体为模板,丙烯酰胺和烯丙基硫脲为单体制备得到一种对镉离子具有特异响应性的凝胶光子晶体传感膜,并对其进行了形貌表征和响应性研究。结果表明,该传感膜具有排列整齐的反蛋白石结构,可对不同浓度的Cd²⁺输出不同的光学信号。随着Cd²⁺浓度的增大,传感膜的Bragg衍射峰发生蓝移,并伴随有显著的颜色变化。在最优配比,适宜pH和离子强度条件下,衍射峰的最大位移值可达51.1 nm。在研究过程中发现其他干扰金属离子的存在不会影响传感膜对Cd²⁺的特异性响应,并且表现出了较快的响应速度。在多次循环实验中传感膜由于具备高度交联结构而表现出了良好的机械性和化学稳定性。该传感膜的构建为Cd²⁺的快速高效及裸眼可视检测提供了可能性。     

Elucidating dominant factors of PO43-, Cd2+ and nitrobenzene removal by biochar: A comparative investigation based on distinguishable biochars

Four distinct biochars were employed to remove three typical pollutants, meanwhile, path analysis, a multi-statistical regression method, was performed to elucidate the dominant factors of biochar adsorption. This work can provide a new insight to prepare a targeted biochar as adsorbents.     

多肽基金属离子传感器

多肽基金属离子传感器作为一种基于多肽序列而设计的新型传感器,越来越受到研究者的关注.多肽作为一类重要的生物小分子,具有合成方法成熟、简便、成本低,且能够以多齿配位状态与金属离子结合等优点.多肽基传感器对金属离子具有高灵敏性和高选择性,且可以通过调节多肽序列进一步优化.与其他类型传感器相比,多肽基金属离子传感器具有良好的...