淀粉接枝改性聚丙烯酸/钠高吸水性树脂吸附Pb2+的研究

以可溶性淀粉和丙烯酸为原料,过硫酸铵为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过自由基聚合法制备可溶性淀粉接枝聚丙烯酸/钠高吸水性树脂,研究树脂对Pb~(2+)的吸附性。结果表明,接枝后树脂网络孔径增大,其吸附Pb~(2+)的pH值范围宽,饱和吸附时间短,最大吸附容量为277.7mg/g。吸附过程研究发现,淀粉接枝聚丙烯酸/钠高吸水性树脂对Pb~(2+)的吸附符合准二阶动力学模型,吸附的控速步骤为化学吸附;Langmuir等温吸附方程与实验数据吻合良好,表明对Pb~(2+)的吸附为均匀的单分子层吸附;吸附热力学表明,对Pb~(2+)的吸附为自发进行的放热反应。机理研究表明,吸附过程有树脂与Pb~(2+)的静电作用、羧酸根离子与Pb~(2+)二齿螯合配位作用以及Na+与Pb~(2+)的离子交换等,离子交换程度随着Pb~(2+)浓度的增加而增大。     

丁二酸酐接枝纤维素纳米纤维膜及其重金属离子吸附

采用热致相分离(TIPS)法以三醋酸纤维素(TCA)为原料成功制备直径为(110±28)nm TCA多孔纳米纤维膜。将TCA纤维膜通过水解转化为纤维素(Cell)、接枝制备丁二酸酐接枝改性纤维素(Cell-g-SAA)膜。将Cell膜和Cell-g-SAA膜用于吸附水中Cu~(2+)、Pb~(2+),并对膜样品的吸附动力学、等温吸附和吸附热力学进行了研究。结果表明,二级动力学拟合和Langmuir模型更适合于该体系。与Cell膜相比,改性后Cell-g-SAA膜对Cu~(2+)和Pb~(2+)的最大吸附容量分别从51.73和34.29 mg/g增加到116.41和51.73 mg/g。纤维膜对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附更趋近于单层吸附且化学吸附占主导地位。     

巯基活性碳富集剂对重金属离子的吸附特性

从热力学、动力学及XPS3个方面讨论了巯基活性碳富集剂对重金属离子的吸附机理。结果表明富集剂的吸附过程以化学吸附为主。外表面,内表面对Cu~(2+)的吸附率分别为19%,81%;Pb~(2+)为6%,94%,对Zn~(2+)为17%,83%,而吸附Cd~(2+)完全由内扩散所控制。被吸附的Cu~(2+)还将进一步还原为Cu~o。     

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。     

希夫碱型木质素基吸附材料的制备及其对Pb~(2+)吸附性能研究

以乙酸木质素为原料,通过曼尼希胺化反应和希夫碱反应制备希夫碱型木质素基离子吸附材料(SLA),利用红外光谱、核磁共振氢谱和元素分析等手段对SLA的结构进行表征。考察了溶液pH值、吸附剂用量和离子溶液初始浓度等因素对SLA吸附性能的影响。结果表明,在pH=5.0、吸附剂用量2.0g/L、Pb~(2+)溶液浓度200mg/L条件下,SLA对Pb~(2+)具有较高的吸附量(65.45mg/g)和良好的吸附选择性。研究结果表明,SLA对Pb~(2+)的等温吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,存在非均匀多层吸附现象;SLA对Pb~(2+)的吸附动力学过程符合准二级吸附动力学模型,表明SLA对Pb~(2+)的吸附作用主要为化学吸附。     

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。     

氨基化锰铁氧体纳米粒子的制备及吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)性能研究

利用一步水热法合成了氨基化锰铁氧体纳米粒子(AMFNs),并研究了其对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附特性和去除效果。通过SEM、XRD、FT-IR和XPS等方法进行了表征分析和吸附机理研究。结果表明,25℃时,AMFNs吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)在60min内即可达到平衡,最大饱和吸附量分别为255. 57和129. 72 mg/g;吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程,对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附过程主要是单分子层化学吸附。AMFNs吸附-再生重复利用5次后,对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量仍为初始吸附量的87%以上,显示出良好的再生吸附性能。     

聚乙烯亚胺-磁性羧甲基纤维素复合物对铜离子和镉离子的吸附

制备了聚乙烯亚胺修饰的磁性羧甲基纤维素纳米复合材料(PEI-MCMC),对其结构进行了表征分析,探究了该材料在不同p H和时间、不同离子浓度下对铜离子(Cu~(2+))和镉离子(Cd~(2+))的吸附量。结果表明,PEI-CMC对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附过程均符合拟二级动力学模型,为化学吸附的过程。该材料在pH 5～6条件下,Cu~(2+)和Cd~(2+)分别在10和25 min时达到吸附平衡,平衡时的理论吸附量分别为32.24和83.33 mg/g。该吸附材料对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附速度快,适用条件广,便于分离,为含Cu、Cd的废液处理提供了一定的参考。     

纤维素基磁性聚氨肟树脂的研究

用醋酸纤维素包埋γ-Fe_2O_3作磁芯,经过接枝改性,首次合成了纤维素基聚氨肟树脂(MPAO)。实验结果表明,树脂有效地吸附Hg~(2-)、Cu~(2-)、Pb~(2+)、Ni~(2-)等重金属离子,优点是吸附速度快、易洗脱。吸附动力学证明化学反应是吸附速度的决定因素,与树脂吸附层的非交联结构有关。     

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%。     

钛酸盐纳米管与二硫化碳修饰钛酸盐纳米管的合成、表征及其去除重金属离子性能

在水热法制备钛酸盐纳米管的基础上, 通过形成黄原酸基反应合成了CS2修饰的钛氧纳米管. 采用粉末X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等技术对产物进行了表征. 以水溶液中铅离子、铜离子和银离子作为目标重金属离子, 分别用纯钛酸盐纳米管和CS2修饰后的钛氧纳米管对其进行反应和吸附, 通过一系列对比性实验, 评价了不同形式纳米管去除重金属的能力. 实验结果表明, 与文献报道的吸附剂对重金属离子的吸附量相比, 纯钛酸盐纳米管和CS2修饰的钛氧纳米管吸附重金属离子的容量非常大, 尤其是经CS2修饰后的钛氧纳米管去除铅离子的能力明显增强, 它们去除重金属离子的能力还与重金属盐的阴离子、溶液的pH值相关. 在相同的pH条件下, 钛酸盐纳米管去除铅离子、铜离子和银离子的能力分别为599.37, 163.22和474.73 mg/g; CS2修饰的钛氧纳米管去除铅离子、铜离子和银离子的能力分别为663.37, 160.21和423.05 mg/g.     

Effect of operating conditions on the removal of Pb2+ by microporous titanosilicate ETS-10 in a fixed-bed column

The breakthrough behavior of Pb2+ in an ETS-10 fixed bed was experimentally examined at various operating conditions. Results showed that the adsorption amount of Pb2+ ions per unit mass of ETS-10 particles in a column is about 1.68 mmol/g under the experimental conditions. This amount was not markedly affected by the operating conditions because of the rapid adsorption rate of Pb2+ ions on ETS-10. In the presence of competitive metal ions, the amount of Pb2+ adsorbed on ETS-10 was slightly reduced. An overshoot of the effluent concentrations of competitive metal ions Cu2+ and Cd2+ was observed in the adsorption systems of binary and ternary solutions. This is ascribed to the replacement of pre-adsorbed Cu2+ and Cd2+ ions by Pb2+ ions. The ETS-10 column broken up by Pb2+ ions can be regenerated by using an EDTA-Na2 solution and the regenerated column can be reused.     

Cellulose/poly(ethylene imine) composites as efficient and reusable adsorbents for heavy metal ions

A series of Cellulose/poly-ethylene imine (PEI) composites were prepared by grafting hyperbranched PEI onto cellulose chains in alkali/urea aqueous solvent system through “one step” method. The SEM results showed that the Cellulose/PEI composite maintained porous structure. The Cellulose/PEI composites were tested as Cu(II) adsorbents through thermodynamics and kinetics study. The adsorption process followed pseudo-second-order kinetics equation. The adsorption isotherms could be described by both Langmuir and Freundlich isotherm models. The maximum adsorption amount was calculated to be 285.7 mg/g. The composites showed good stability so that they could be used in a wide range of pH and temperature. Besides, the Cu(II) loaded Cellulose/PEI composite could also be easily regenerated by dilute sulfuric acid and still keep a major adsorption capacity. Finally, the adsorption capacities of Celluloes/PEI composite towards other metal ions, such as Zn(II), Ni(II), Cr(III) and Pb(II), were also demonstrated. It will be a new high-performance and environmental friendly material for sewage disposal and metal pollution treatment with promising developmental potential.     

基于原子转移自由基聚合制备新型螯合树脂及其吸附性能

以氯甲基化聚苯乙烯树脂(CMPS)为基质, 通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)反应将聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)接枝到树脂表面, 再与亚氨基二乙酸(IDA)反应, 制备了一种新型螯合树脂. 采用红外光谱、 元素分析及比表面积与微孔分析仪对其结构进行表征. 树脂表面甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝量和IDA含量及对Ni(Ⅱ), Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附容量均随聚合时间的延长而增大, 聚合时间为18 h时, 最大吸附容量分别为1.29, 1.19和0.83 mmol/g. 结果表明, SI-ATRP是制备高吸附容量及吸附容量可控的螯合树脂的可行方法.     

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。     

还原态氧化石墨烯的制备及其对重金属离子的吸附性能

通过乙二胺（EDA）对氧化石墨烯（GO）进行还原制备了还原态氧化石墨烯（RGO）,利用红外光谱、拉曼光谱、热重分析和扫描电子显微镜等技术对制得的RGO进行了表征。 考察了RGO复合材料在静态吸附条件下对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)金属离子的吸附性能。 结果表明,该吸附材料对上述4种重金属离子在25 ℃时的静态饱和吸附量分别为396.6、115.3、54.2和38.6 mg/g。 吸附于RGO上的Pb(Ⅱ)可用0.05 mol/L HCl溶液进行洗脱,再生后的RGO重复使用3次时吸附量能达到首次吸附量的85%。     

Removal of lead from aqueous solutions using Cassia grandis seed gum-graft-poly(methylmethacrylate)

Using persulfate/ascorbic acid redox system, a series of Cassia grandis seed gum-graft-poly(methylmethacrylate) samples were synthesized. The copolymer samples were evaluated for lead(II) removal from the aqueous solutions where the sorption capacities were found proportional to the grafting extent. The conditions for the sorption were optimized using copolymer sample of highest percent grafting. The sorption was found pH and concentration dependent, pH 2.0 being the optimum value. Adsorption of lead by the grafted seed gum followed a pseudo-second-order kinetics with a rate constant of 4.64 x 10(-5) g/mg/min. The equilibrium data followed the Langmuir isotherm model with maximum sorption capacity of 126.58 mg/g. The influence of electrolytes NaCl, Na(2)SO(4) on lead uptake was also studied. Desorption with 2 N HCl could elute 76% of the lead ions from the lead-loaded copolymer. The regeneration experiments revealed that the copolymer could be successfully reused for at least four cycles though there was a successive loss in lead sorption capacity with every cycle. The adsorbent was also evaluated for Pb(II) removal from battery waste-water containing 2166 mg/L Pb(II). From 1000 times diluted waste water, 86.1% Pb(II) could be removed using 0.05 g/20 ml adsorbent dose, while 0.5 g/20 ml adsorbent dose was capable of removing 60.29% Pb from 10 times diluted waste water. Optimum Pb(II) binding under highly acidic conditions indicated that there was a significant contribution of nonelectrostatic interactions in the adsorption process. A possible mechanism for the adsorption has been discussed.     

交联羧甲基魔芋葡甘聚糖吸附重金属离子的研究

以异丙醇为分散剂,环氧氯丙烷为交联剂,在碱性介质中由一氯乙酸和魔芋葡甘聚糖(KGM)反应,制备了取代度为0.265和0.550的两种交联羧甲基魔芋葡甘聚糖(CMKGM),并将其用于吸附溶液中Cu2 、Pb2 和Cd2 。结果表明,CMKGM对3种重金属离子的吸附约在20min内达到平衡,与金属离子类型无关,吸附遵从二级动力学方程;pH对吸附量影响较大,适宜范围为5~6;吸附能较好地服从Langmuir等温吸附方程,CMKGM(DS=0.550)吸附Pb2 的最大吸附容量(Qm)为41.7mg/g,Langmuir常数(b)为0.305mg/L,均大于Cu2 和Cd2 相应值;再生后的CMKGM吸附性能好,脱吸附百分率高。     

褐藻酸钠对Cu~(2 )、Pb~(2 )交换与吸附性能的研究

本文研究了褐藻酸钠与Cu2 , Pb2 交换行为,通过海藻酸钠溶液与Cu2 , Pb2 的絮凝,测得两种离子最大交换量。考察了褐藻酸钠固体粉末与Cu2 , Pb2 在不同的反应条件下的离子交换与吸附行为。实验表明pH值,温度,时间,配比等条件是影响交换与吸附的因素,其吸附行为在一定的温度和一定的浓度范围内能较好的符合Freundlich等温吸附式     

γ-射线辐照接枝制备几种功能性高分子材料

概述了近几年来本研究组在高分子材料辐照接枝制备功能性高分子材料方面的研究进展.分别以丙烯酸、顺丁烯二酸、苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维,制备了不同酸性的聚四氟乙烯功能纤维.以N-异丙基丙烯酰胺接枝壳聚糖制备温度及pH敏感材料,获得了性能特异的新型功能性高分子材料.报道了该类新型功能高分子材料的各种特异性能,如对金属离子优异的分离、吸附和解吸性能、超强酸性和一系列潜在用途.