磁性壳聚糖复合微球的制备及其Cu2+吸附性能

以球磨后的粉煤灰磁珠（MS）颗粒为磁核,通过溶胶凝胶法和反相微乳液法依次包覆SiO₂和壳聚糖（CS）,制备了MS@SiO₂@CS磁性微球。利用扫描电镜及能量色散谱仪、热重分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、振动样品磁强计对所得样品的结构和磁性进行了系统表征。结果表明,磁珠颗粒表面实现了逐层包覆,较均匀的分散于壳聚糖基体中,MS@SiO₂@CS微球的比饱和磁化强度可达7.04 emu·g^-1。Cu²⁺离子吸附实验表明,所得磁性壳聚糖微球对Cu²⁺具有良好的吸附能力,最大吸附量可达11.08 mg·g^-1;而且可通过磁选法高效固液分离。吸附动力学研究表明,MS@SiO₂@CS微球对Cu²⁺离子的吸附符合准二级动力学模型,以化学吸附为主。     

粉煤灰磁性吸附剂的制备及磷吸附机理

通过化学沉淀法制备了CMS@La_2O_3磁性磷吸附剂。结构及磁性表征显示,氧化镧较均匀的包覆在粉煤灰磁珠表面;样品的比磁化强度达20.35 emu·g~(-1),可实现高效磁分离。利用钼酸铵分光光度法对所得磁性吸附剂的磷吸附性能进行了试验研究。研究表明,其最高磷比饱和吸附量可达19.50 mg·g~(-1),吸附时间、pH值、共存阴离子等因素对磷吸附效果均具有显著影响。吸附动力学拟合表明,CMS@La_2O_3对含磷离子的吸附符合准二级动力学方程,以化学吸附为主,磁性吸附剂对含磷离子的吸附反应过程可由La_2O_3表面羟基化-离子交换模型解释。吸附磷后的CMS@La_2O_3吸附剂经处理后可多次循环使用。     

改性果胶-Fe_3O_4磁性微球的制备及对Cu~(2+)吸附性能研究

采用氯化钙、环氧氯丙烷交联改性,制备了改性果胶磁性微粒,分别用红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射对样品进行了表征并对实验条件进行了探究。实验结果表明:环氧氯丙烷改性果胶-Fe_3O_4微球吸附剂对Cu~(2+)有较好的吸附。该吸附符合准二级动力学方程,主要为化学吸附。当Cu~(2+)的初始浓度160 mg·L~(-1),吸附剂添加量为20 mg,反应时间为90 min,反应温度为60℃时的单位吸附量为74.89 mg·g~(-1)。研究还表明EDTA对磁性微球的洗脱效果最佳。环氧氯丙烷改性果胶-Fe_3O_4微球吸附剂对香螺、海螺和黄蚬子三种贝类的酶解液中Cu~(2+)进行脱除实验,去除率分别为85.1%,82.4%和83.5%,效果良好。     

磁性壳聚糖硅胶复合微球的制备及其吸附Cu~(2+)的性能研究

以壳聚糖与正硅酸四乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法,用戊二醛辅助交联合成了磁性壳聚糖硅胶复合微球。通过红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射等方法对磁性壳聚糖硅胶复合微球的形态和组成特性进行分析,制备的磁性复合微球中壳聚糖与硅胶材料复合均匀,材料粒径均一,机械强度较高。考察了制备的磁性壳聚糖硅胶复合微球对Cu~(2+)的吸附性能,结果表明微球对Cu~(2+)具有较好的吸附性能,吸附容量达到98.7mg/g。     

磁性交联壳聚糖微球对Cu2+的吸附性能研究

以Fe_3O_4为磁核,环氧氯丙烷为交联剂,制备磁性交联壳聚糖微球(MCB)。采用FTIR、XRD及SEM对MCB进行表征分析,结果表明壳聚糖发生了交联反应,且Fe_3O_4被壳聚糖包埋。通过正交试验L_9(3~4),得到MCB的最优制备工艺条件为:环氧氯丙烷用量为3.0 mL,反应温度为45℃,反应时间为3.0 h,MCB对Cu~(2+)的吸附率可达63.70%。同时在单组分体系中研究了MCB对Cu~(2+)的吸附行为,结果表明:MCB对Cu~(2+)的最佳吸附pH值为5.0,MCB对Cu~(2+)的吸附遵循Langmuir等温吸附模型;动力学研究表明,MCB对Cu~(2+)的吸附过程符合拟二级吸附动力学方程。     

Cu~(2+)和Ni~(2+)在磁性高岭土上的吸附动力学和热力学研究

通过Cu~(2+)或Ni~(2+)单一体系和竞争体系的吸附实验,研究了Cu~(2+)和Ni~(2+)在磁性高岭土上的竞争吸附动力学和热力学。实验结果表明,二级动力学方程和颗粒内扩散方程能较好地拟合Cu~(2+)和Ni~(2+)在磁性高岭土上的单一吸附和竞争吸附,吸附过程主要由化学吸附控制,吸附颗粒内扩散过程是该吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤,吸附速率同时还受颗粒外扩散过程(如表面吸附和液膜扩散)的控制。Langmuir吸附等温方程能更好地拟合磁性高岭土对Cu~(2+)和Ni~(2+)的吸附,在单一体系和竞争体系中,磁性高岭土对Cu~(2+)和Ni~(2+)的吸附都是优惠吸附;在竞争体系中,磁性高岭土对Cu~(2+)和Ni~(2+)的吸附量均有所减弱,但Ni~(2+)的吸附量下降更明显,且对Cu~(2+)的吸附能力大于Ni~(2+)。热力学参数表明,Cu~(2+)和Ni~(2+)在磁性高岭土上的竞争吸附是自发、吸热和熵值增加过程,有竞争离子存在时会影响吸附热力学特性。     

PEI改性磁性壳聚糖微球的制备及其对布洛芬的吸附性能

采用共沉淀法制备磁性Fe_3O_4纳米粒子,然后在乳化体系中,以戊二醛为交联剂,通过席夫碱反应制备了改性磁性壳聚糖微球(Fe_3O_4@CS)以及聚乙烯亚胺(PEI)改性磁性壳聚糖微球(Fe_3O_4@CS/PEI)。采用红外光谱、X射线粉末衍射、磁滞回线测定、扫描电子显微镜和动态光散射对微球的结构、粒径以及磁性进行了表征,通过紫外-可见分光光度计研究了微球对布洛芬的吸附能力和重复利用率。结果表明,在微球制备过程中发生的席夫碱反应不会对纳米Fe_3O_4的晶型产生影响。微球均呈现出规整的球形,分布较窄,且具有一定的磁响应性,对布洛芬的吸附模型符合Langmuir吸附等温模型和二级动力学模型。随着PEI用量的增加,微球对布洛芬的吸附能力增强,经Langmuir吸附方程拟合的最大吸附量为138.63 mg/g。同时,微球具有良好的重复使用效率,重复5次后仍能达到初始吸附量的90%以上。     

环糊精修饰磁性纳米材料制备及对环境水样中重金属处理研究

合成了羧甲基-羟丙基-β-环糊精修饰的Fe_3O_4磁性纳米材料(CM-HP-β-CDCP-MNPs),建立了CM-HP-β-CDCP-MNPs固相萃取-火焰原子吸收分光光度法分离分析水样中Pb~(2+)、Cu~(2+)的方法。用红外光谱法、热重分析法、透射电子显微镜法对合成的磁性纳米材料进行了表征,并对CM-HP-β-CDCP-MNPs吸附Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附条件和脱附条件进行了优化。在优化条件下,CM-HP-β-CDCP-MNPs对Pb~(2+)的吸附率95%,对Cu~(2+)的吸附率85%,吸附容量为70.32 mg·g~(-1)(Pb~(2+))和26.53 mg·g~(-1)(Cu~(2+))。用所提方法对瘦西湖水样及大运河水样进行了测定,Pb~(2+)回收率为90.1%~103.8%,RSD为2.6%~5.0%;Cu~(2+)回收率为91.2%~104.9%,RSD为3.2%~4.6%。     

聚乙烯亚胺印迹树脂对水中Cu2+的吸附研究

研究利用离子印迹技术,以离子交换树脂为支撑体,Cu~(2+)为模版离子,聚乙烯亚胺(PEI)为改性剂,环氧氯丙烷为交联剂,成功制得Cu~(2+)印迹树脂,并应用于水中Cu~(2+)的吸附。在吸附溶液pH值为5.5,温度为25℃时,印迹树脂对Cu~(2+)的吸附量达85.7mg·g~(-1),表现出对Cu~(2+)较好的吸附性能。印迹树脂对Cu~(2+)的吸附符合Lagergren准2级动力模型和Langmuir吸附等温模型,说明吸附主要以化学吸附为主,且吸附过程仅发生在表层,为单分子层吸附行为。当Cu~(2+)分别与Zn~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)共存时,印迹树脂能够选择性吸附Cu~(2+),其中吸附80min后Cu/Zn高达2.31。对印迹树脂经过4次洗脱后吸附容量不再降低,表明其良好的化学稳定性和吸附性。     

磁性壳聚糖微球的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

用壳聚糖包埋磁流体,用戊二醛交联制成磁性壳聚糖微球,并用红外光谱表征其结构。用制备的磁性壳聚糖微球吸附Cr(Ⅵ)离子,考察了其对Cr(Ⅵ)离子的吸附性能;探讨了吸附时间、溶液pH值、吸附剂用量、温度、Cr(Ⅵ)起始浓度以及其他离子存在对Cr(Ⅵ)离子去除率的影响。实验结果表明,磁性壳聚糖微球吸附Cr(Ⅵ)离子的最佳条件为:吸附平衡时间40 min,最佳吸附pH值6左右,磁性壳聚糖微球用量10 mg,温度升高有利于提高磁性壳聚糖微球的吸附效率,Cr(Ⅵ)离子起始质量浓度为12μg/mL,无机盐的存在引起磁性壳聚糖微球的吸附性能降低。并且考察了吸附剂的再生性能,实验结果表明磁性壳聚糖微球具有良好的重复使用性。     

磁性壳聚糖/Fe3O4/氧化石墨烯吸附剂的制备及其多染料吸附性能

为了提高壳聚糖的多染料吸附性能并使其便于固液分离,采用共沉淀法制备了壳聚糖、磁铁矿纳米颗粒、氧化石墨烯复合磁性吸附剂(CS/Fe₃O₄/GO)。系统的结构表征显示,CS包覆的Fe₃O₄磁性纳米颗粒均匀地分布在GO的表面。CS/Fe₃O₄/GO具有高达42.5 emu·g-1的室温铁磁性,因此可在外加磁场中实现高效固液分离。研究表明,CS/Fe₃O₄/GO对亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)和刚果红(CR)等多种染料具有良好的吸附性能,溶液的pH、初始浓度和吸附时间对其多染料吸附性能具有显著影响。在最佳条件下,CS/Fe₃O₄/GO对MB、MO和CR的吸附量分别达到210.6、258.6和308.9 mg·g-1。CS/Fe₃O₄/GO具有优异的循环利用性能,经5次循环后仍能保留90%以上的原始吸附量。采用吸附等温线和吸附动力学对...     

磁性壳聚糖/Fe3O4/氧化石墨烯吸附剂的制备及其多染料吸附性能

为了提高壳聚糖的多染料吸附性能并使其便于固液分离,采用共沉淀法制备了壳聚糖、磁铁矿纳米颗粒、氧化石墨烯复合磁性吸附剂(CS/Fe₃O₄/GO)。系统的结构表征显示,CS包覆的Fe₃O₄磁性纳米颗粒均匀地分布在GO的表面。CS/Fe₃O₄/GO具有高达42.5 emu·g^-1的室温铁磁性,因此可在外加磁场中实现高效固液分离。研究表明,CS/Fe₃O₄/GO对亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)和刚果红(CR)等多种染料具有良好的吸附性能,溶液的pH、初始浓度和吸附时间对其多染料吸附性能具有显著影响。在最佳条件下,CS/Fe₃O₄/GO对MB、MO和CR的吸附量分别达到210.6、258.6和308.9 mg·g^-1。CS/Fe₃O₄/GO具有优异的循环利用性能,经5次循环后仍能保留90%以上的原始吸附量。采用吸附等温线和吸附动力学对CS/Fe₃O₄/GO的多染料吸附性能进行了拟合分析,并详细讨论了其吸附机理。     

纳米羟基磷灰石纳米管的一种简便制备方法及其对溶液中重金属离子的吸附

采用简便的方法合成了20~40 nm长、56 m^2·g^-1的比表面积的羟基磷灰石纳米管(HAP)。然后用制备的HAP纳米管在水溶液中同时吸附Pb^2+、Cd^2+、Cu^2+、Co^2+、Ni^2+、Zn^2+和Hg^2+,其具有高的吸附能力,并能实现快速去除。此外,制备的HAP纳米管对7种重金属离子的脱附率均小于1%,表现出较强的稳定性。实验数据采用Langmuir等温线模型和Freundlich等温线模型进行分析。2个方程的应用结果表明,吸附平衡最适合Langmuir模型,单层饱和吸附能力为958.28 mg·g^-1,具有较好的吸附性能。通过能量色散X射线光谱(EDS)和X射线衍射(XRD)图进一步研究了吸附机理,结果表明,当溶液中Pb^2+离子数量足够时,吸附机理为Pb取代了HAP中的Ca,形成了更稳定的Pb5(PO4)3(OH)。上述实验研究预测了利用HAP纳米管处理含铅废水在环境污染治理中的可行性。     

双功能化磁性纳米修复剂对多重金属的快速、高效钝化行为

采用“一锅法”制备了四氧化三铁/半胱氨酸（Fe₃O₄/Cys）磁性纳米微球,随后对Fe₃O₄/Cys进行亚氨基二乙酸（IDA）修饰得到Fe₃O₄/Cys/IDA磁性双功能化纳米微球。研究发现Fe₃O₄/Cys中的L-Cys是通过—SH基团接枝到Fe₃O₄表面的,随后IDA分子中的羧基与Fe₃O₄/Cys中的—NH₂形成酰胺键,最终形成多支链多羧基的Fe₃O₄/Cys/IDA磁性纳米修复剂。基于修复剂表面短支链-长支链交替的多羧基结构,实现了羧基基团的高密度接枝。同时,Fe₃O₄/Cys/IDA磁性纳米微球对Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺为专性吸附,而对Hg²⁺属于非专性吸附,且吸附重金属后得到的钝化产物均表现了良好的稳定性。另外,Fe₃O₄/Cys/IDA对重金属离子的吸附符合Langmuir模型,属于单层均相吸附,其吸附过程符合准二级动力学模型,最大吸附量为49.05 mg·g^-1。     

Dependence of the adsorption and catalytic properties of a copper-platinum catalyst on the structure of metal particles and the composition of the catalyst surface

The kinetics of H₂ desorption from the surface of a copper-platinum catalyst deposited on silica gel ([1 wt % Pt + 0.15 wt % Cu]/SiO₂) and the kinetics of C₆H₁₂ dehydrogenation were studied. The effects of copper introduction in a platinum catalyst on the structural characteristics of platinum particles, the composition of their surface, and the effects of plasmochemical treatments on these parameters were studied by X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The metal-H atom bond energies (E _Pt-H) and the catalytic activity were found to increase in the presence of Cu. This was explained by the formation of new hydrogen adsorption centers (due to the Cu^+δ adatoms) and catalytic centers composed of Cu^+δ adatoms and carbon atoms. The mean diameter of Pt particles (D) increased twofold. The microstresses (ɛ) in the particles increased after the catalyst was treated with glow discharge plasma in Ar and O₂ and with high-frequency plasma in H₂ (HF-H₂). The observed changes in the bond energy E _Pt-H and kinetic parameters were explained by the increase in microstresses in Pt particles.     

以橡子为碳源制备的空心磁性碳纳米球及其吸附性能

以橡子为碳源,通过高温煅烧法制备了粒径均匀的磁性空心碳纳米球(MHCNS)。经过HCl浸泡处理可得MHCNS-1,再经HNO_3和NH_3·H_2O处理得MHCNS-2。MHCNS-2粒径均匀,直径为20～40 nm,球壁厚度为3～5 nm。MHCNS-2的尺寸可通过改变镍离子与氢氧化钾的添加量和比例进行调控。通过X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、振动样品磁强计等方法对制备的产物进行了表征,进而分析了其生长机制。MHCNS-2对于有机染料亚甲基蓝(MB)的吸附性能的实验结果表明,MHCNS-2具有强吸附性能,当MB溶液浓度为100 mg·L~(-1)时,吸附量可以达到185 mg·g~(-1)。MHCNS对布洛芬的载药释药实验结果表明,MHCNS-2载药率可达44%,释药率达70%,有着良好的载药与释药能力。     

核-隔层-壳结构Fe3O4@MoO3@mSiO2纳米载体的合成及其药物可控释放

利用加热均匀、迅速、热平稳性好和安全性高的微波热响应来实现药物的微波可控释放。引入具有微波热响应性质、热稳定性和化学稳定性好的Mo O3作为微波吸收物质,制备了核-隔层-壳结构Fe_3O_4@MoO_3@mSiO_2纳米药物载体。研究该纳米载体对药物布洛芬(IBU)的负载和微波响应可控释放过程。该纳米载体具有高的比表面积(222 cm2·g-1)和较大的孔隙体积(0.14 cm3·g-1)可用来负载药物。同时还具有较好的磁响应性,可实现药物的靶向给药,具有相对好的微波热响应性,可通过MoO_3中间层吸收微波辐射实现药物的可控释放。结果表明,在持续微波辐射360 min时IBU的释放率达到86%,远远高于仅搅拌时的释放率。     

Kinetics and mechanism of dehydration of kaolinite,muscovite and talc analyzed thermogravimetrically by the third-law method

Summary The third-law method has been applied to determine the enthalpies, Δ_rH_T⁰, for dehydration reactions of kaolinite, muscovite and talc. The Δ_rH_T⁰values measured in the equimolar (in high vacuum) and isobaric (in the presence of water vapour) modes (980±15, 3710±39 and 2793±34 kJ mol^-1, for kaolinite, muscovite and talc, respectively) practically coincide if to take into account the strong self-cooling effect in vacuum. This fact strongly supports the mechanism of dissociative evaporation of these compounds in accordance with the reactions (primary stages): Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O(s)→Al₂O₃(g)↓+2SiO₂(g)↓+2H₂O(g); K₂O·3Al₂O₃·6SiO₂·2H₂O(s) →K₂O(g)↓+3Al₂O₃(g)↓+6SiO₂(g)↓+2H₂O(g) and 3MgO·4SiO₂·H₂O(s) →3MgO(g)↓+4SiO₂(g)↓+H₂O(g). The values of the Eparameter deduced from these data for equimolar and isobaric modes of dehydration are as follows: 196 and 327 kJ mol^-1for kaolinite, 309 and 371 kJ mol^-1for muscovite and 349 and 399 kJ mol^-1for talc. These values are in agreement with quite a few early results reported in the literature in 1960s.