苯胺在碳纳米管上的吸附特征

苯胺是一种重要的有机化工原料，能通过皮肤和呼吸道进入人体而引起中毒，还会严重污染环境。目前，国内外处理含苯胺废水的方法主要有氧化法、萃取法、生化法、吸附法等。本文使用碳纳米管进行液相吸附除去苯胺。     

球磨处理对碳纳米管吸附苯胺的影响

探讨了机械球磨处理后碳纳米管的微观结构变化,并研究了球磨时间对其吸附苯胺的影响.实验结果表明,通过机械球磨可获得大量不同长度的开口碳纳米管,且球磨时间越长,碳纳米管的长度越短,开口程度越明显.球磨处理后碳纳米管中堆积孔孔径明显变小,管内孔孔径基本保持不变.处理后的碳纳米管与处理前相比,其对苯胺的吸附量显著增加,管内发生的毛细凝聚在吸附中起到了重要的作用.     

几种聚合物改性硅胶对苯胺的吸附性能研究

研究了聚乙烯基吡啶改性硅胶(PVP/SiO2)、聚苯乙烯改性硅胶(PS/SiO2)、胺化聚苯乙烯改性硅胶(PS-NH2/SiO2)等3种有机-无机复合材料吸附剂对苯胺的吸附行为。吸附动力学研究表明,3种吸附剂对苯胺的吸附均符合准二级动力学方程。对其粒内扩散模型模拟的结果表明,在3种吸附过程中液膜扩散为主要速率控制步骤。用Langmuir等温吸附方程式和Freundlich等温吸附方程式对其吸附等温线进行了拟合,结果表明,PVP/SiO2、PS/SiO2对苯胺的吸附符合Freundlich等温吸附方程式。     

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。     

ZnCl2、KOH和HNO3改性MWCNT对苯酚的吸附行为研究

通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、N₂吸附分析仪及Boehm滴定法获得ZnCl₂、KOH和HNO₃化学处理对高纯多壁碳纳米管的结构和表面含氧官能团的影响,通过批处理实验考察吸附条件（吸附时间、初始浓度、温度）对处理前后的碳纳米管吸附苯酚行为的影响,并采用准一级、准二级、Evolich动力学模型和热力学方程拟合其吸附数据,分析其动力学行为、热力学行为和吸附机理。结果表明,虽然ZnCl₂、KOH和HNO₃化学处理法均未对碳纳米管BET比表面积产生显著影响,但会影响其表面化学性质（即,对于ZnCl₂和KOH化学处理降低表面羧基、内酯基含量和增大碱性官能团量,而对于HNO₃化学处理可以增大表面羧基、内酯基含量,而碱性官能团略有增加）;改性处理影响碳纳米管去除苯酚效率：由于ZnCl₂和KOH改性处理降低碳纳米管表面羧基量,故其提高了苯酚去除率,而HNO₃处理则略减小碳纳米管的苯酚去除率,可能是由于碳纳米管结构和表面化学性质共同影响所致;碳纳米管的苯酚去除率均随苯酚溶液初始浓度的增大而减小;高温不利于吸附;热力学研究发现碳纳米管吸附苯酚过程是自发的和放热的,属于物理吸附;动力学研究表明,吸附过程符合准二级动力学方程。通过ZnCl₂和KOH化学处理,可以显著提高碳纳米管对苯酚的吸附性能。     

水溶液中六价铬在碳纳米管上的吸附

针对用碳纳米管对水溶液中六价铬的吸附净化进行了研究, 考察了溶液浓度、溶液pH值、共存的三价铬离子等因素对吸附行为的影响. 实验结果表明, 碳纳米管在室温下对于六价铬的吸附量随着平衡浓度的增大而升高, 在铬浓度为493.557 mg•L−1时碳纳米管吸附量达到最大值为532.215 mg•g−1; 六价铬的浓度在300~700 mg•L−1的范围内, 碳纳米管对铬的吸附量变化不大；大于700 mg•L−1时, 随着铬的平衡浓度的升高碳纳米管对铬的吸附量降低, 铬浓度为961.074 mg•L−1时, 碳纳米管吸附量降至194.631 mg•g−1. 在pH值为2~7的范围内, 碳纳米管对六价铬的吸附量随着溶液pH值的减小而增大; 而在碱性条件下, pH值对碳纳米管吸附六价铬的影响不大. 溶液中存在三价铬时, 碳纳米管对六价铬的吸附量明显降低, 表明三价铬与六价铬有竞争吸附. 此外, 活性炭的对比吸附实验表明, 在低浓度时, 譬如在六价铬浓度为190 mg•L−1吸附时, 碳纳米管对铬的吸附量约为活性炭的6倍；而在高浓度下, 譬如六价铬浓度为493 mg•L−1时, 碳纳米管对铬的吸附量约为活性炭的2倍.     

非水体系中磺酸铜型树脂对有机碱的配位吸附

研究了磺酸铜型树脂在乙醇、乙酸乙酯和正己烷中对苯胺、N 甲基苯胺和N ,N 二甲基苯胺的吸附规律 ,并与水中的结果相对照 .树脂在正己烷中对苯胺等的吸附量最大 ,在乙醇、乙酸乙脂和水中依次减小 .在4种不同的介质中 ,树脂对苯胺的吸附均表现出相同的吸附选择性 ,即对苯胺的吸附亲合性最大 ,N ,N 二甲基苯胺最小 .在不同的介质中 ,树脂对苯胺的吸附基本符合Freundlich吸附方程 ,并计算了在不同介质中对苯胺吸附的吸附焓 .在水中 ,吸附速率最高 ,在乙醇、乙酸乙酯和正己烷中 ,吸附速率依次降低     

碳纳米管在水处理材料领域的应用*

碳纳米管是国内外广泛关注的一类碳材料,近年来逐渐成为水处理材料领域的一个研究热点。本文就碳纳米管在水处理材料领域应用研究进展作综合论述,介绍了基于碳纳米管水处理材料改性和制备方法,总结了碳纳米管用于水处理吸附材料、光催化降解复合材料、吸附材料载体以及湿式氧化催化剂载体等方面的研究进展,分析了碳纳米管作为吸附材料、吸附材料/催化材料载体以及碳纳米管用于光催化降解复合材料的原理。     

含氧超高交联树脂制备及对苯胺和苯酚的吸附性能研究

分别以间苯三酚(THB)和二氯甲基芳烃为单体,无水ZnCl_2为催化剂合成了含氧超高交联树脂TX和TC。通过红外光谱分析、比表面积测定、热重分析、扫描电镜等手段对其结构和形貌进行了表征,研究了两种树脂对苯酚和苯胺的吸附性能。表征结果表明,该树脂为醚键型无定型态聚合物。两种树脂对苯酚的吸附为放热过程,对苯胺的吸附为吸热过程。对苯酚和苯胺的吸附动力学曲线均符合准二级动力学模型。树脂中存在的氧原子可以与苯酚和苯胺形成氢键作用,有利于其对苯酚和苯胺的吸附。     

碳纳米管内N2吸附行为及等量吸附热的GCMC分子模拟研究

碳纳米管及石墨烯具有高比表面积、高化学稳定性以及高耐蚀性等优点,被认为是一种理想的吸附材料。分子模拟技术的发展和应用丰富了人们对吸附机理研究的方式,而简单气体吸附体系的吸附机理研究对吸附理论的发展有着重要的推动作用。本文以单壁碳纳米管（SWCNT）-N₂吸附体系为研究对象,首先通过透射扫描电镜和氮气吸/脱附测试对所选用碳纳米管的微观孔形貌及吸/脱附等温线进行了表征,然后根据对应孔径参数采用巨正则蒙特卡罗方法对该体系的吸附过程进行了分子模拟,并详细研究了碳纳米管孔径和温度对该体系吸附行为的影响。结果显示,SWCNT孔径越小,吸附能力则越强;孔半径为0.746nm的SWCNT的吸附体系发生凝聚相变的临界温度为66K。通过对等量吸附热进行计算发现,孔半径0.746、1.15、1.56和1.83 nm的SWCNT-N₂吸附体系对应的初始固-液等量吸附热分别为10.9、9.2、8.6和8.4 kJ/mol。67.5K时,孔半径1.56和1.83 nm的吸附体系的等量吸附热有热峰出现。     

Kinetics and thermodynamic study of aniline adsorption by multi-walled carbon nanotubes from aqueous solution

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were used in the adsorptive removal of aniline, an organic pollutant, from an aqueous solution. It was found that carbon nanotubes with a higher specific surface area adsorbed and removed more aniline from an aqueous solution. The adsorption was dependent on factors, such as MWCNTs dosage, contact time, aniline concentration, solution pH and temperature. The adsorption study was analyzed kinetically, and the results revealed that the adsorption followed pseudo-second order kinetics with good correlation coefficients. In addition, it was found that the adsorption of aniline occurred in two consecutive steps, including the slow intra-particle diffusion of aniline molecules through the nanotubes. Various thermodynamic parameters, including the Gibbs free energy change (ΔG°), enthalpy change (ΔH°) and entropy change (ΔS°), were calculated. The results indicated that the spontaneity of the adsorption, exothermic nature of the adsorption and the decrease in the randomness reported as ΔG°, ΔH° and ΔS°, respectively, were all negative.     

水葫芦木质素的提取及其苯胺吸附性能

采用碱提法从生态入侵植物水葫芦中提取木质素,利用傅立叶红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等手段对所获得的木质素进行表征,研究了水葫芦木质素对水中苯胺的吸附性能,考察了溶液p H值、吸附时间、初始浓度等因素对水葫芦木质素吸附苯胺的影响。当Na OH溶液浓度0.1 mol/L,提取时间4 h,温度100℃,料液比1∶20时,水葫芦木质素的收率最大为6.81%。红外图谱显示,在1 456~1 656 cm-1处存在木质素的芳香环骨架振动吸收峰;扫描电镜显示,木质素呈大量细小的颗粒,木质素颗粒表面存在许多微小的孔状结构,有利于吸附作用的发生。在室温下,溶液p H 6.0,苯胺初始浓度为150 mg/L,吸附剂用量为5 mg,吸附时间120 min时,水葫芦木质素对苯胺的最大吸附容量为12.2 mg/g。苯胺吸附实验数据拟合符合准二级动力学模型以及Langmuir吸附等温模型。水葫芦木质素对苯胺的吸附以单分子层化学吸附为主,属于优惠吸附。相同吸附条件下,水葫芦木质素对湖泊水样中苯胺的吸附与实验模拟水样的吸附效果相近。水葫芦木质素可作为富集分离材料用于分析样品制备以及水中污染物的吸附。     

碳纳米管对结晶紫的吸附研究

研究了碳纳米管对溶液中结晶紫的吸附性能,考察了溶液浓度、溶液p H、吸附时间和吸附温度等因素对吸附行为的影响,初步探讨了碳纳米管对结晶紫的吸附机理。结果表明,碳纳米管对结晶紫的吸附量随着溶液初始浓度的增大而升高;酸性条件有利于吸附的进行,最佳p H等于5;对结晶紫的吸附在3h达到平衡,吸附速率常数为779.76h-1;温度的变化对结晶紫的吸附量影响不大。通过Langmuir方程和Freundlich方程对吸附进行拟合,平衡吸附量Qe与平衡质量浓度Ce之间的关系符合Freundlich等温吸附方程所描述的规律,说明吸附过程以物理吸附为主。     

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.     

聚羟基丁酸酯/碳纳米管复合纳米纤维膜的制备及其对重金属离子吸附分离性能的研究

以聚羟基丁酸酯和碳纳米管为原料,采用三氯甲烷/二甲基甲酰胺混合溶液为溶剂,利用静电纺丝技术制备了聚羟基丁酸酯/碳纳米管复合纳米纤维膜.研究了碳纳米管的含量对纳米纤维膜形貌和力学性能的影响,探讨了复合纳米纤维膜对重金属Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的吸附特性.实验结果表明:加入1 wt%碳纳米管能够将纳米纤维的平均直径从(728±146)nm降低至(468±89)nm,纳米纤维膜的比表面积从27.24 m~2/g提高至43.45 m~2/g;碳纳米管的复合能够有效增强聚羟基丁酸酯纳米纤维,当碳纳米管含量1 wt%为最佳,拉伸强度可达5.85 MPa,较纯聚羟基丁酸酯纳米纤维提升了115%.复合纳米纤维膜对重金属离子具有良好的吸附特性,其对Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的最佳吸附pH值为5,此时最大吸附容量分别为91.04、171.05和197.03mg/g,平衡吸附时间分别约为50、60和60 min,吸附率分别为1.79、2.83和3.28 mg/g/min;热力学和动力学分析表明,复合纳米纤维膜对重金属Cu(II)、Cd(II)和Pb(II)的吸附行为更符合Freundlich模型,吸附过程更符合Pseudo-second order模型;循环使用实验表明,重复使用5次后,其吸附容量可保持在初始值的87%以上,具有较好的使用寿命.     

Absorption of phenol and methylene blue by activated carbon from pecan shells

Activated carbon is produced from pecan shells by chemical activation using phosphoric acid. This activation is followed by the treatment with sodium dodecyl sulfate to prepare the surface for the adsorption of phenol and methylene blue from aqueous solution. The results showed a great ability for methylene blue removal with sorption capacity of 410 mg/g at pH 9 and solution concentration of 35 mg/l, while moderate adsorption was obtained for phenol with a capacity of 18 mg/g at pH 11 and the same solution concentration. The increase or decrease in solution pH has a favorable effect on the sorption of both adsorbates. Langmuir and Freundlich models were used to fit the experimental data. The text was submitted by the authors in English.     

钙蒙脱土吸附镧的影响因素及其应用

以钙基蒙脱土(Ca-MMT)为载体,研究其对镧(La)的吸附。 采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和元素mapping分析、傅里叶红外光谱(FT-IR)、BET、X射线荧光光谱分析(XRF)对其晶型结构、表面形态、比表面积、化学结构进行表征,考察了La的初始浓度、pH值、温度对Ca-MMT吸附镧性能的影响,考察了载镧钙基蒙脱土(Ca-MMT@La)的除磷效果。 结果表明:Ca-MMT投入量为10 g/L时,Ca-MMT的平衡吸附量随镧的初始浓度增加而增大,最大吸附量为49.62 mg/g;随着pH值增大,吸附能力增强,pH=6时为最佳pH吸附镧条件,吸附量为38.36 mg/g;随温度的升高,其吸附量先下降再上升,20 ℃吸附能力最大,吸附量为41.23 mg/g。 Langmuir等温吸附方程推断其吸附属于单分子层吸附。 Ca-MMT不具有吸附磷效果,而Ca-MMT@La对磷酸根有很强的吸附能力,吸附量为7.24 mg/g,除磷率为72.41%,其除磷率随含镧量增大而增大。     

氧化多壁碳纳米管对Pb~(2+)的吸附性能研究

该文研究了氧化多壁碳纳米管(o-MWNTs)对Pb2+的吸附性能,考察了平衡时间、溶液pH值、溶液体积等因素对吸附行为的影响。在静态吸附条件下:Pb2+能大量并快速地被o-MWNTs吸附,45 min内即可达到吸附平衡,而活性炭(ACs)的吸附平衡时间为90 min。溶液pH值在1.0~7.0范围对吸附量有显著影响,在pH5.0~6.0时o-MWNTs对Pb2+的静态吸附容量为17.43 mg.g-1。o-MWNTs对铅离子的吸附量随着溶液体积的增加而增加,并逐渐趋于稳定,最大吸附量可达25 mg.g-1。在动态吸附实验中,30 mg.L-1的铅离子溶液在SPE小柱的穿透体积为235 mL,溶液体积为400 mL时可完全穿透。动态吸附实验表明,o-MWNTs对铅离子具有较大的吸附容量且萃取回收率高达94%。研究表明,氧化碳纳米管装填的固相萃取小柱可用于中药提取物中Pb2+的残留分析。     

Removal of Rhodamine B,a Cationic Dye From Aqueous Solution Using Poly(cyclotriphosphazene-co-4,4′-sulfonyldiphenol) Nanotubes

Poly(cyclotriphosphazene-co-4,4′-sulfonyldiphenol) (PZS) nanotubes were evaluated as an efficient adsorbent for the removal of Rhodamine B (RhB), a cationic dye from aqueous solution. The as-synthesized adsorbent (PZS nanotubes) were characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscope (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and N₂ adsorption/desorption isotherms. The factors influencing the adsorption efficiency and capacity had been systematically studied. Results showed that the adsorption was highly dependent on temperature, initial RhB concentration and adsorbent dose. Effects of initial solution pH indicate that the adsorption can proceed in both basic and acidic environment. The equilibrium absorption capacity at 25°C can reach up to 35.58 mg/g within 60 min implying the adsorption procedure was highly rapid. The kinetic data was better described by the pseudo-second-order model with the correlation coefficient (R² = 0.9981), and the adsorption process followed Weber's intraparticle model, indicating the adsorption process could be divided into two stages. Results also showed that the adsorption equilibrium obeyed the Langmuir isotherm, and the value of equilibrium parameter R_L suggested that the PZS nanotubes were an efficient adsorbent for the removal of RhB from aqueous solution.     

Adsorption of Reactive Blue 4 dye from water solutions by carbon nanotubes: experiment and theory

Multi-walled and single-walled carbon nanotubes were used as nanoadsorbents for the successful removal of Reactive Blue 4 textile dye from aqueous solutions. The adsorbents were characterised by infrared and Raman spectroscopy, N(2) adsorption/desorption isotherms and scanning and transmission electron microscopy. The effects of pH, shaking time and temperature on adsorption capacity were studied. In the acidic pH region (pH 2.0), the adsorption of the dye was favourable using both adsorbents. The contact time to obtain equilibrium isotherms at 298-323 K was fixed at 4 hours for both adsorbents. The general order kinetic model provided the best fit to the experimental data compared with pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For Reactive Blue 4 dye, the equilibrium data (298 to 323 K) were best fitted to the Liu isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, attaining values of 502.5 and 567.7 mg g(-1) for MWCNT and SWCNT, respectively. Simulated dyehouse effluents were used to check the applicability of the proposed nanoadsorbents for effluent treatment (removal of 99.89% and 99.98%, for MWCNT and SWCNT, respectively). The interaction of Reactive Blue 4 textile dye with single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) was investigated using first principles calculations based on density functional theory. Results from ab initio calculations indicated that Reactive Blue 4 textile dye could be adsorbed on SWCNT through an electrostatic interaction; these results are in agreement with the experimental predictions.