具有高离子识别能力的镉离子表面印迹材料的制备及其离子识别机理的研究

采用氨基-过硫酸盐氧化还原引发体系, 先实现了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合, 制得高接枝度的接枝微粒PHEMA/SiO₂. 然后使接枝大分子PHEMA的侧羟基与5-氯-8-羟基喹啉(CHQ)发生亲核取代反应, 将8-羟基喹啉(HQ)基团键合在接枝大分子侧链, 使接枝大分子PHEMA实现8-羟基喹啉功能化转变, 制得表面含有高密度HQ基团的功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂, 考察研究了功能微粒HQ-PHEMA/SiO₂对Cd²⁺离子的强螯合吸附作用. 在此基础上, 采用本课题组建立的新的分子表面印迹技术, 以Cd²⁺离子为模板离子, 二氯乙醚为交联剂, 对接枝在硅胶表面的功能大分子链HQ-PHEMA进行了离子印迹, 制备了Cd²⁺离子表面印迹材料IIP-HQP/SiO₂, 深入考察研究了其离子识别与结合特性. 实验结果表明, 该离子表面印迹材料对Cd²⁺离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于Cu²⁺和Pb²⁺两种对比离子, 印迹材料IIP-HQP/SiO₂对Cd²⁺离子的识别选择性系数分别高达25.52和22.91, 显示出超高的离子识别能力.     

基于离子交换和表面引发接枝聚合制备阴离子表面印迹材料及其识别特性研究

建立了一种新的离子表面印迹(IIP)方法. 使用偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行表面改性, 制得表面含有氨基的改性硅胶AMPS-SiO₂. 凭借离子交换作用, 阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)结合在模板离子磷酸根周围; 改性硅胶AMPS-SiO₂表面的氨基与溶液中的过硫酸盐构成氧化还原引发体系, 使DMC及交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)在硅胶微粒表面发生接枝交联聚合, 从而实现了磷酸根离子的表面印迹, 制得了阴离子表面印迹材料IIP-PDMC/SiO₂. 采用静态与动态两种方法, 考察研究了IIP-PDMC/SiO₂对PO₄^3-离子的识别特性与结合性能. 研究结果表明, 离子表面印迹材料IIP-PDMC/SiO₂对PO₄^3-离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于对比离子高锰酸根离子, IIP-PDMC/SiO₂对PO₄^3-离子的识别选择性系数为9.58.     

螯合吸附材料ASA-PGMA/SiO2对稀土离子的吸附性能研究

采用静态吸附法研究了ASA-PGMA/SiO2对稀土离子的螯合吸附性能、吸附动力学和热力学。实验结果表明,其对稀土离子的吸附能力分别为:La3+:38.6 mg.g-1,Pr3+:39.6 mg.g-1,Nd3+:41.8 mg.g-1,Sm3+:42.8 mg.g-1,Tb3+:46.2 mg.g-1。吸附等温模型符合Lang-muir型单分子层吸附。介质pH值对材料的吸附能力有很大影响,pH值为6时吸附量最大。以盐酸为洗脱剂,当酸度为0.1 mol.L-1时,洗脱率为99.8%。连续吸附-脱附实验表明,ASA-PGMA/SiO2重复使用10次后,吸附能力变化很小。     

神华煤直接液化残渣超临界溶剂萃取研究

利用甲苯、苯和乙醇三种溶剂在反应釜中对神华煤直接液化残渣进行了超临界溶剂萃取,考察了压力、温度、萃取时间、溶剂/残渣比等对萃取产物收率和重质液体萃取组成的影响。结果表明,以甲苯为溶剂进行萃取时,萃取时间对重质液体产率及HS和A收率的影响不大,而温度、压力以及溶剂/残渣质量比都会影响萃取产物的产率及组成。溶剂超临界萃取过程中,有其他组分向HS组分转化,提高了HS的收率。三种溶剂中,苯显示了和甲苯相似的萃取性能,而乙醇的萃取性能相比苯和甲苯则较差,但乙醇萃取得到的重质液体中轻质组分含量高于苯和甲苯。萃取过程中,残渣中的灰分和硫分主要富集至萃取残渣中。     

煤焦与生物质焦共气化反应特性研究

以晋城无烟煤和生物质(肉骨粉Meat and Bone Meal:MBM)为原料,在固定床上采用快速热解法制备了煤和生物质焦样。采用扫描电子显微镜结合X射线能谱分析仪(SEM-EDX)分析了煤焦和MBM焦的表面形态和组成;在热天平上采用等温热重法进行了煤焦/MBM焦混合物的水蒸气气化研究。实验结果表明,煤/MBM焦混合物的共气化实验碳转化率高于两者不存在协同作用时的计算值,这是由于MBM焦含有较多的Na、Ca等元素,这些物质对煤焦气化起到了催化作用。当对MBM焦进行脱灰处理后,其气化反应性显著下降。混合物中MBM焦的质量分数在20%~80%时,随着MBM焦含量的增加,混合物中的煤焦反应性相应提高。     

正交实验研究硝酸改性对活性焦表面性质及脱硫性能的影响

用硝酸对活性焦进行改性,采用正交实验法,考察了硝酸浓度、活化温度、活化时间以及煅烧温度对活性焦脱硫性质的影响,并在固定床反应装置上进行了活性焦评价实验。利用酸碱滴定、碘值测定、N₂吸附法、傅里叶红外光谱分析等对改性活性焦的表面酸碱性、比表面积、孔容等进行了分析和表征。实验结果表明,硝酸改性增加了活性焦的比表面积,提高了活性焦表面碱性;煅烧有助于提高表面碱性;硝酸改性明显提高了活性焦的脱硫性能。     

煤灰对玉米秸秆焦气化过程中固钾及其灰熔融性的研究

在管式炉中,研究了煤灰对玉米秸秆焦在不同气化条件下钾的固留率和灰渣熔融性的影响。采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)以及灰熔点测定仪等检测表征手段对气化灰渣中的钾元素含量、矿物质组成以及其熔融点进行了分析。实验以高岭土为参考,研究发现,煤灰如同高岭土具有一定的固钾能力,且随着添加量的增加钾固留率呈现增加的趋势,同时灰渣熔点也得到了提升。灰渣产物的XRD组成分析表明,挥发至气相中的钾以及灰渣中以熔融态存在的钾盐与煤灰中的硅铝化合物反应生成了高熔点的KAlSi_3O_8、KAlSi_2O_6和KAlSiO_4,从而达到固钾的效果并提升了灰渣的熔点。     

凤眼莲对铜离子的生物吸附研究

为探讨滇池凤眼莲对水中重金属离子Cu2 的吸附特性,考察了pH、时间、吸附剂量、浓度等因素对吸附能力的影响,进行了实验室吸附试验,绘制出吸附等温线,并由Langmuir曲线求出相应参数.对凤眼莲进行了脱附-再生实验.分析了吸附机理.结果表明,在pH3.5～5.5范围内,凤眼莲对Cu"有吸附作用,饱和吸附量可达35.6mg/g,吸附等温式为Cf/q=0.027Cf 0.114.用0.5mol/LHCl和NaOH可使其脱附与再生.     

HEH/EHP萃取剂中钍的反萃性能研究

研究了含钍HEH/EHP(2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基脂)萃取剂中钍的反萃性能。采用HCl,HNO3和H2SO4三种矿物酸分别对钍进行了反萃试验研究,结果表明,当反萃酸浓度为[H+]=6 mol.L-1时,HCl和HNO3反钍率小于1%,而硫酸的反钍率接近69%,表明H2SO4是钍的有效反萃剂。以H2SO4作为反萃剂,研究了相比、反萃酸浓度、酸用量、萃取剂浓度及钍负载量对钍的反萃性能的影响。在此基础上,对钍的逆流反萃过程进行了研究,当起始酸浓度为7 mol.L-1时,分别采用1∶1和4∶1的相比进行3级逆流反萃,反萃率分别为92.10%和53.29%。     

GPS RTK技术用于滑坡动态实时变形监测的研究

为了研究GPS RTK技术用于滑坡动态变形监测的精度和可靠性,本文结合某类滑坡的大型物理模型试验,在滑坡体上布设了若干监测点,并用GPS RTK技术、全站仪三维测量技术和GPS单历元定位技术实时跟踪监测了该滑坡在自然状态下从稳定到产生破坏的全部过程。通过对监测数据的处理和分析,获得了RTK技术用于滑坡变形监测的可靠性和精度等技术参数,即在基准站和流动站同步观测到的卫星数在7颗以上且RTK系统的数据链能够正常工作的情况下,RTK测量的平面和高程精度就能分别控制在15mm和20mm以内。研究结果表明,RTK技术在一定条件下完全可用于滑坡灾害的动态实时变形监测。