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。     

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。     

石英砂滤料表面改性及其在含Pb2+废水处理中的应用

石英砂是一种在废水处理中常用的滤料,但是由于石英砂自身对废水的净化能力有限,因此常常仅作为众多水处理环节中的一环.本文采用纳米二氧化硅对石英砂进行表面改性,研究了表面处理方式、二氧化硅负载方式、官能团类型、官能团负载方式等因素对改性石英砂去除重金属效果的影响.通过一系列实验,确定盐酸清洗表面、二氧化硅直接吸附、胺基修饰的石英砂改性最佳工艺.改性后石英砂表面粗糙,呈现多孔结构.在最佳工艺条件下,石英砂的重金属去除能力由改性前的0.8%提高至100%,改性后石英砂对重金属的去除能力提升超100倍.     

纳米羟基磷灰石的合成方法研究进展

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HAP)是一种重要的生物、医药、重金属污染土壤/水体修复材料,本文总结了HAP的结构、组成、发展历程及应用,并从干法、湿法两个大方面系统总结了羟基磷灰石的合成方法及各种方法的优劣,对HAP合成方法的改进方向及应用前景进行了展望.     

纳米SiO_2在注水-驱油-油水分离中的界面调控研究进展

表面与界面行为在石油注水开发中广泛存在.功能性纳米二氧化硅具有在油-水-岩石三相界面吸附/聚集/解吸附的独特效应,有望在经济、高效和绿色环保的石油开发技术中得到应用.本文针对注水、注化学剂驱油及采出液的油水分离三个应用方向,以改变注入液-原油-岩石三相之间的界面作用为切入点,介绍了纳米二氧化硅的表面功能化及其在调控油/水/岩石三相界面中的研究进展,总结了其界面调控作用机制.最后,结合课题组研究工作,指出了功能性纳米二氧化硅表面结构调控与应用的研究方向.