超声辅助高吸附型复合凝胶的制备及对水中Pb(Ⅱ)的响应和去除性能

以秸秆纤维素和木质素为原料,通过超声辅助法制得了新型纤维素-木质素复合凝胶（UCHy）。对样品进行扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱和X射线衍射（XRD）表征分析,考察了其在不同浓度Pb（Ⅱ）中的溶胀性能,研究了pH值、反应时间、温度、Pb（Ⅱ）初始浓度对其吸附能力的影响。结果表明,纤维素和木质素的添加有利于凝胶形成致密的纤维束堆积结构,超声作用则能促进凝胶连续孔洞微结构的形成,因而具备较高的溶胀率以及污染物吸附量。溶胀初期Pb（Ⅱ）溶液在UCHy中的扩散行为可用non-Fickian扩散定律描述,整体溶胀行为符合Schott’s准二级动力学方程。UCHy对Pb（Ⅱ）的吸附量随溶液pH值的增大而增大,随反应温度的升高而减小。吸附等温数据同时符合Langmuir与Freundlich模型,饱和吸附容量为786.16 mg·g^-1,吸附过程符合拟二级动力学方程。该复合凝胶表现出极高重金属的吸附性能和敏感性,具有较大的应用前景。     

明胶-聚异丙基丙烯酰胺水凝胶的溶胀动力学

采用明胶（Gel)和N－异丙基丙烯酰胺（NIPAM）为原料，制备了Gel/聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）水凝胶系列；研究了原料配比、pH值及温度对水凝胶溶胀速度的影响。结果表明，当温度大于PNIPAM的最低临界溶液温度（LCST）值时，Gel/PNIPAM水凝胶的溶胀速度随着组分中PNIPAM的增加而降低，且溶胀过程以扩散渗透控制为主。而pH对水凝胶溶胀速度的影响与温度有关。Gel/PNIPAM配比为5／5，温度大于LCST时，水凝胶的pH敏感性受明胶控制；温度低于LCST时，pH对水凝胶的溶胀速度的影响很小。     

海藻酸钠-锌自修复水凝胶的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

废水处理中迫切需要制备多重刺激响应和具有自修复性能的吸附剂。基于此,本文选择海藻酸钠（ALG）和锌离子（Zn2+）为原料,通过一步法快速（仅2s）制备了超分子水凝胶。所制备的水凝胶显示出多重刺激（pH,金属盐等）响应性和自修复性能,这对吸附有机污染物至关重要。选择亚甲基蓝（MB）为模型染料研究了水凝胶的吸附性能。水凝胶对MB的最大吸附量为5.3 mg/g,对低浓度污染物具有良好的吸附能力（去除率超过80％）。吸附动力学均符合准二级动力学方程,Freundlich模型能很好地拟合等温吸附过程,表明ALG-Zn水凝胶对MB的吸附以多层吸附为主。制备出的ALG-Zn水凝胶适合作为吸附剂应用于废水处理。     

亚铁氰化铜-聚丙烯酰胺/羧甲基纤维素/石墨烯复合水凝胶的制备及铷吸附性能

铷是一种稀贵的碱金属,具有很高的经济价值和广阔应用前景,从卤水中有效提取铷具有重要意义。通过热引发聚合法合成水凝胶基质（聚丙烯酰胺/羧甲基纤维素/氧化石墨烯水凝胶,PCG）固定亚铁氰化铜（KCuFC）,制备了一种新型的铷（Rb⁺）吸附剂（KCuFC-PCG）。采用物理化学方法对KCuFC-PCG的结构和性质进行了表征。通过批量吸附实验,研究了pH值、吸附时间、Rb⁺初始质量浓度、温度和竞争离子对吸附的影响。结果表明,KCuFC-PCG吸附剂在pH值（5～9）范围内表现出良好的吸附能力,pH=8时表现最佳;在Rb⁺质量浓度为5 mg/L,pH=8,吸附6 h达到吸附平衡,KCuFC-PCG的对Rb⁺的吸附量为89.12 mg/g;动力学行为可用准二级动力学模型来描述,表明化学吸附为速率控制步骤;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附,最大吸附量为258.4 mg/g。以0.2 mol/L NH₄Cl作为解吸剂,解吸3 h,解吸率为77%。     

聚丙烯酸盐-丙烯酰胺水凝胶的制备及对重金属离子吸附性能的研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为单体,K2S2O8为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法合成P(AA-AM)水凝胶,通过正交实验优化了P(AA-AM)水凝胶的制备工艺.对制备的P (AA-AM)水凝胶进行了SEM和XPS分析,探讨了P(AA-AM)水凝胶对Cu2+、pb2+、Zn2+和Cd2+的吸附等温线和吸附动力学行为,研究了P(AA-AM)水凝胶的粒径、吸附温度、pH值和重金属离子的初始浓度对P(AA-AM)水凝胶吸附性能的影响.实验结果表明,所制备的P(AA-AM)水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料,其表面的氨基和羧基残基能够与重金属离子发生螯合反应.减小P(AA-AM)水凝胶粒径、增大溶液pH值、升高吸附环境温度均有利于吸附反应的进行.粒径为0.097 ～0.15 mm的P(AA-AM)水凝胶粉末,在35℃、pH=5的条件下进行吸附等温线实验,得到水凝胶对重金属Cu2+,pb2+,Zn2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为186,588,208和403 mg/g.P(AA-AM)水凝胶对重金属离子的吸附符合准二级动力学模型(R2＞0.98),吸附等温线符合Langmuir吸附等温线(R2＞0.95).干扰离子实验和理论模拟均证明P(AA-AM)水凝胶对pb2+具有良好的吸附性.     

全互穿网络温敏海藻酸锆凝胶球的磷吸附性能

制备了具有温敏性的全互穿网络聚(N-异丙基丙烯酰胺)/海藻酸锆凝胶球(PNIPAM/Alg-Zr),探究了其吸附回收水中磷的性能.结果发现,吸附性能受到pH、温度和共存离子因素的影响.酸性条件(pH=2)下可获得最大吸附量(30.42 mg/L).低温有利于获得较高吸附量.SO_4~(2-)对吸附磷的过程有一定的干扰,但增加SO_4~(2-)浓度对吸附性能的影响不大.吸附动力学更符合准二级动力学模型,为表面扩散和内部颗粒扩散所控制.Freundlich模型能更好地拟合等温吸附数据.吸附磷后的PNIPAM/Alg-Zr在较高温度刺激下可获得更快的脱附速率,并且5次循环再生后保持稳定的吸附性能.通过零点电荷pH(pHpzc)和X射线光电子能谱分析,推测其吸附机理为静电吸附和配位交换.PNIPAM/Alg-Zr呈现良好的柱吸附特点,可用Thomas模型进行模拟.     

磁性海藻酸钠三互穿网络水凝胶对亚甲基蓝的吸附

以海藻酸钠为水凝胶骨架材料,以羧甲基纤维素钠（CMC）和质子化壳聚糖（CTS）为强度增强材料,制备磁性水凝胶球吸附剂Fe3O4@SA@CMC@CTS,研究其对水溶液中亚甲基蓝（MB）的吸附特性,考察吸附时间、MB 初始浓度、离子强度、吸附剂加入量等对凝胶球吸附性能的影响;引入吸附动力学和热力学模型对吸附过程进行分析,并采用傅里叶红外光谱（FT-IR）、Zeta 电位、磁滞回线和X射线光电子能谱（XPS）对凝胶球特征及吸附机理进行综合分析。结果表明：在25 ℃、质量浓度为700 mg/L的MB溶液、凝胶球用量为0.2 g/L的条件下,平衡吸附量为2143.0 mg/g;700 mg/L的MB溶液最佳凝胶球投加量为 0.4 g/L,重复利用5次后,吸附量仍高达1228.4 mg/g。动力学拟合显示该吸附过程更符合准一级动力学模型,等温拟合表明Freundlich 吸附等温方程可以更好地描述该吸附过程。     

基于互穿网络结构的pH/温度双重刺激响应性微凝胶的研究

室温下采用氧化-还原引发体系,以低交联密度的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶为种子,通过种子乳液聚合法合成由PNIPAM和聚丙烯酸(PAA)形成的具有互穿聚合物网络结构的微凝胶.傅立叶变换红外光谱分析结果表明微凝胶由PNIPAM和PAA两种聚合物组成,透射电镜表征结果证实微凝胶中PNIPAM和PAA两种聚合物形成了互穿网络结构.用动态激光光散射测试不同温度或pH值水介质中微凝胶的粒径,结果发现微凝胶具有良好的pH/温度双重刺激响应性.在水介质pH值大于5.5的情况下,PAA组分对微凝胶的体积相转变温度没有影响;而在水介质pH值为4.0的情况下,由于PAA与PNIPAM之间的氢键作用,微凝胶的体积相转变温度稍微降低.微凝胶中PAA组分含量越高,其pH刺激响应性越显著.     

丝胶基半互穿温敏凝胶的合成及其溶胀行为的研究

采用半互穿网络技术, 将具有生物相容性的丝胶蛋白(silk sericin)作为第二网络进入聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶网络中, 在水溶液中制备得到具有半互穿网络结构的丝胶基温敏水凝胶(SS/PNIPAM semi-IPNs). 采用称重法研究了产物的(消)溶胀、温度敏感性、最大溶胀度及脉冲响应行为; 利用扫描电镜(SEM), 差示扫描量热仪(DSC)和动态热机械分析仪(DMA)分别考察了产物的内部形态、热相转变行为和其储能模量随温度的变化. 结果表明: 具有较高亲水性的丝胶蛋白的引入增大了semi-IPNs水凝胶的内部孔径, 导致SS/PNIPAM半互穿水凝胶的溶胀度增加, 并且其储能模量随温度变化更明显. 相比于纯PNIPAM水凝胶, 半互穿水凝胶的消溶胀速率和低临界溶解温度(LCST)变化不大.     

改性核桃壳生物炭对模拟水样中Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

该文利用改性核桃壳生物炭对水中Pb(Ⅱ)进行吸附研究,探究了吸附剂投加量、pH值、接触时间、金属离子初始浓度和温度对吸附性能的影响,并对改性前后核桃壳的吸附性能进行了比较。Pb(Ⅱ)初始浓度为100mg/L时,在298K下,当pH值为5.0、投加量为7g/L、以180r/min振荡吸附2h,改性吸附剂CMBC的平衡吸附量为14.23mg/g,吸附率可达99.58%。吸附过程可用Langmuir等温吸附方程描述,且符合准二级动力学模型,是吸热且混乱度增加的自发过程,结果表明,改性核桃壳生物炭的吸附率较未改性时提高了27.21%,用解吸剂对CMBC进行5次吸附-解吸循环后,其对Pb(Ⅱ)的吸附率仍在90%以上,说明CMBC具有良好的吸附性能和再生能力。     

温敏性水杨酸分子印迹水凝胶的合成与性能研究

以水杨酸为模板分子,丙烯酰胺为功能单体,N-异丙基丙烯酰胺为温敏单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,采用本体聚合法,60℃热聚合制备了温度敏感的分子印迹(MIP)水凝胶,其最低临界溶解温度(LCST)在40℃左右.该分子印迹水凝胶对水杨酸显示了高的选择识别性,非分子印迹水凝胶则表现出低的选择性.温敏性分子印迹水凝胶的吸附容量达6.35 mg/g,是非印迹水凝胶的3.66倍.相对于未添加温敏单体的分子印迹聚合物,温敏性水杨酸分子印迹水凝胶对目标分子的吸附和洗脱效率分别提高33.3％和50％,并实现了温度响应的水凝胶结合、释放水杨酸的功能.     

原子吸收光谱法测定改性梨渣吸附Pb(Ⅱ)的研究

通过原子吸收光谱法研究了在不同pH、吸附剂量、Pb2+浓度和吸附时间条件下磷酸酯化改性梨渣吸附Pb2+的行为。结果表明:溶液初始pH 4.2时,Pb2+的吸附达到最大值;酯化梨渣≥10 g/L能除去Pb2+为30 mg/L溶液中的91%的Pb2+。酯化梨渣对Pb2+的吸附符合Langmuir等温模型,其最大吸附能力为43.99 mg/g。Pb2+达到吸附平衡的时间为40 min,准一级反应动力学方程可描述酯化梨渣对Pb2+的吸附过程。     

Study on the adsorption of heavy metals by a new magnetic hydrogel based on acrylic acid/ acrylamide/ sodium p-styrenesulfonateEI北大核心CSCD

通过水溶液法将Fe₃O₄@SiO₂负载到丙烯酸（AA）-丙烯酰胺（AM）-对苯乙烯磺酸钠（SSS）三元共聚水凝胶上,制备了具有高吸附能力的磁性水凝胶P（AA/AM/SSS）/Fe₃O₄@SiO₂。通过傅里叶变换红外光谱,X射线衍射光谱,拉曼光谱和比表面孔径分析表征了磁性水凝胶的微观结构。该磁性水凝胶平均孔径3.1 nm,属于介孔材料,且具有较好的热稳定性。吸附性能研究发现其对重金属离子Pb²⁺,Cu²⁺,Co²⁺,Cd²⁺和Ni²⁺均显示出较高的去除率,其中对Pb²⁺表现出优异的选择性,最大吸附量为497 mg/g。吸附动力学研究表明,吸附过程遵循拟二级动力学模型。再生实验发现该水凝胶经过7次吸附-解吸循环后,磁性水凝胶饱和吸附容量仍保持在265 mg/g。     

均苯三甲酸改性凹凸棒石对水中Hg(Ⅱ)的吸附研究

以硅烷偶联剂KH550和均苯三甲酸(BTC)对凹凸棒石(ATP)进行改性作为重金属离子的吸附剂,研究了其对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附性能。采用FT-IR、SEM等对改性前后的凹凸棒石进行表征;研究了溶液的pH值、时间和温度等因素对Hg(Ⅱ)吸附特性的影响,并对Hg(Ⅱ)的吸附过程进行动力学和热力学分析。研究表明,改性凹凸棒石对Hg(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量为143.68mg/g。改性凹凸棒石对Hg(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学方程。此外,均苯三甲酸改性凹凸棒石是可重复使用的,在5次再生实验后依然保持着良好的吸附能力。这些结果表明,均苯三甲酸改性凹凸棒石是一种高效的Hg(Ⅱ)吸附材料。     

改性茶渣对酸性橙Ⅱ的吸附性能

染料废水由于结构复杂、色度高、难降解成为废水处理的一大难题。吸附法由于操作简单、效果好等优点成为处理印染废水的重要方法之一。本文采用磷酸、过氧化氢改性的废弃茶渣作为一种价格低廉、来源丰富、环保无污染的吸附材料,以酸性橙Ⅱ染料废水作为研究对象,从吸附动力学、等温吸附、pH值的影响等方面探讨改性茶渣对酸性橙Ⅱ的吸附性能。实验结果表明,改性茶渣具有粗糙多孔的表面结构。25℃,pH值为2左右时,磷酸、过氧化氢处理的茶渣对酸性橙Ⅱ的吸附量分别为49.24mg/g和49.03mg/g。随着温度升高,改性茶渣对酸性橙Ⅱ的吸附量增大,吸附过程符合Freundlich等温方程。随着吸附时间的增加,吸附量逐渐增大至平衡,吸附过程符合拟一级动力学方程。pH值增大,改性茶渣对酸性橙Ⅱ的吸附量降低,在pH值为2.0时吸附效果最佳。     

PNI PAM/CS微凝胶的性质测定

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、壳聚糖(CS)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,制备了PNIPAM/CS微凝胶.测定了不同单体配比对微凝胶体积相转变温度(VPTT)的影响和25℃不同pH条件下微凝胶液浊度及粒径的变化.研究表明,PNIPAM/CS微凝胶具有温敏性;并且随着pH的增大,微凝胶粒径先变小后变大,显示pH敏感性;浊度法测定结果与粒径测定一致.     

绿茶对水溶液中Pb2+和Cd2+吸附性能初步研究

研究了绿茶对溶液中Pb2 和Cd2 离子的吸附和解吸性质。考察了pH、温度、吸附时间对绿茶吸附性能的影响,得到吸附动力学曲线和吸附等温线。结果表明,茶叶在pH为4~6的弱酸性范围内对两种金属离子的吸附效果最佳,在30℃时,茶叶对Pb2 和Cd2 的饱和吸附量分别为46.66 mg/g和33.29mg/g,吸附符合Langmuir吸附等温方程,并对吸附机理进行了初步的探讨。对解吸条件研究发现,用0.1 mol/L HCl和EDTA作为解吸剂,对Pb2 和Cd2 的解吸效果较好,解吸率达80%以上,可有效回收重金属Pb2 和Cd2 。     

在多孔有机聚合物中构筑广谱性重金属离子吸附活性位

以三维刚性结构的三蝶烯为单体, 通过简单的Friedel-Crafts烷基化反应制备得到高比表面积的三蝶烯基多孔有机聚合物(TPOP), 在TPOP中接枝乙二胺和氯乙酸钠, 构建了广谱重金属离子吸附剂(TPOP-CH₂EDTA). 获得的TPOP-CH₂EDTA具有微孔/介孔结构, 其微孔尺寸为1.6 nm, BET比表面积为634 m²/g, 利于重金属离子传递和配位作用的强化. TPOP-CH₂EDTA对重金属离子具有吸附广谱性, 其对Ag(Ⅰ), Cu(Ⅱ), Ni(Ⅱ), Zn(Ⅱ), Co(Ⅱ), Sn(Ⅳ), Pb(Ⅱ), Cd(Ⅱ), Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)等10种重金属离子的去除率均高于98%. 以Pb(Ⅱ)为典型的重金属污染物, 通过Langmuir模型计算得到Pb(Ⅱ)的最大吸附容量高达184.5 mg/g; 具有拟二级吸附动力学特征, 吸附速率快, 动力学常数k₂为0.0173 g·mg^?1·min^?1; 经过5次循环使用后, Pb(Ⅱ)的去除效率仍高达95.8%. TPOP-CH₂EDTA对混合溶液中Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的去除率均高于99%, 且对含有大量无机盐[如Ca(Ⅱ), Mg(Ⅱ), K(Ⅰ)和Na(Ⅰ)离子]和有机化合物的复杂真实水体系, Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的去除效率仍高于90%. 因此, 通过调控多孔有机聚合物微观结构(如比表面积、 孔径和吸附位点密度)而构筑的广谱性重金属吸附材料, 为协同去除复杂水系统中混合重金属离子提供了方案.     

炭化玉米秸秆对水中Pb(Ⅱ)的去除行为研究

以炭化玉米秸秆(CCS)为吸附剂去除水中Pb(Ⅱ),研究反应过程的动力学特性和等温线方程,考察溶液pH值和反应温度对Pb(Ⅱ)去除的影响,分析CCS的解吸行为。结果表明:吸附过程更好地符合准二级动力学方程和Langmuir等温线方程,拟合系数R2分别为0.9972和0.9959;由Langmuir方程计算可知,CCS对Pb(Ⅱ)的理论最大吸附量qm为30.3030mg/g。反应过程自发、吸热,反应后体系自由度略有增加。Pb(Ⅱ)去除的最适pH值为6,对于浓度为40mg/L、体积为100mL的Pb(Ⅱ)溶液,使用0.1g CCS能去除水中63.53%的Pb(Ⅱ)。反应温度对Pb(Ⅱ)去除效果的影响很小。蒸馏水和HCl都能实现Pb(Ⅱ)的有效解吸,再生后的CCS对Pb(Ⅱ)仍能取得15.69mg/g的二次吸附量。     

胞外生物高聚物的制备及其对铅离子的吸附性能研究

采用Pseudomonas sp.的胞外生物高聚物对Pb(Ⅱ)进行吸附试验。分别用扫描电子显微镜、X射线能谱仪(SEM-EDX)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对吸附铅前后的胞外生物高聚物进行表征分析,研究了Pb(Ⅱ)在胞外生物高聚物上的吸附行为。结果表明,Pb(Ⅱ)的最佳吸附pH值为6.0,其吸附行为符合Langmuir吸附等温模型,最大单分子层吸附容量为34.48mg/g。FTIR及EDX实验结果表明,胞外生物高聚物对Pb(Ⅱ)的吸附被认为是高聚物表面的活性基团对Pb(Ⅱ)的络合作用和离子交换机制共同发挥作用。被吸附的Pb(Ⅱ)可用1mol/L的硝酸定量洗脱。方法检出限为3.6ng/mL,相对标准偏差为2.7%[Pb(II):0.05μg/mL,n=9]。在优化的实验条件下,实测了环境水样中痕量Pb的含量,结果满意。