微波辅助细菌纤维素酯的制备及对Pb(Ⅱ)的高效去除

以细菌纤维素(BC)为原料,通过微波辅助酯化改性的方法制得了两种改性细菌纤维素,细菌纤维素黄原酸酯(XMBC)和细菌纤维素硫酸酯(SMBC)。对所制备的样品进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜-电子能谱(SEM-EDS)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和BET比表面积分析,通过续批式实验考察其对Pb(Ⅱ)的去除效果。研究了pH值、反应时间、温度、污染物初始浓度、离子强度对其吸附能力的影响以及材料再生性能。结果表明,改性细菌纤维素的比表面积和孔容均有上升,其对Pb(Ⅱ)的吸附量随反应温度和离子强度的增加而降低,最优pH值为5.0。巯基的引入增强了细菌纤维素对Pb(Ⅱ)的吸附能力,改性后的吸附剂显示出比原始BC更优异的吸附性能,其中XMBC和SMBC的最大吸附量分别为144.93和126.58 mg·g^-1,该吸附过程符合准二级速率方程和Langmuir等温吸附模型。材料对Pb(Ⅱ)的吸附是自发的放热过程,且吸附剂易于再生和重复回收。因此, SMBC和XMBC作为从水中富集分离重金属的新型材料具有及大应用前景。     

环境化学综合设计实验:镁铝水滑石的制备、表征及其对水中消毒副产物的吸附作用

制备了一种双金属氢氧化物吸附剂并对其溴酸盐吸附性能进行了测试,将吸附技术和现代测试技术与环境化学实验教学相结合。采用水热合成法制备了镁铝水滑石（MgAl-LDHs）吸附剂,焙烧后制得具有“记忆效应”的焙烧水滑石（MgAl-CLDHs）,并通过X射线粉末衍射（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、热重（TG）及扫描电子显微镜（SEM）表征了吸附剂的结构和形态。结合材料的表征数据及性能测试结果分析探讨镁铝水滑石对溴酸盐的吸附效果,进一步探究该吸附反应的机制。该实验可让学生获取吸附领域的前沿知识,了解吸附反应以及各种现代测试技术的基本原理,提高学生的综合实验能力,激发独立思考和创新的意识,有利于创新人才的培养。     

环境化学综合设计实验:钙钛矿的制备、表征及其微波诱导降解有机废水性能研究

制备一种钙钛矿催化剂并对其微波诱导降解碱性品红染料废水性能进行了研究，同时将微波诱导催化技术和现代表征技术与环境化学实验教学相结合。采用溶胶-凝胶法制备LaMO3（M=Fe，Ni，Co，Cu，Mn）钙钛矿催化剂，通过N2吸附-脱附（BET）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）以及热重分析（TGA）表征了催化剂的结构、形态以及微波催化性能。结合材料的表征数据及性能测试结果分析探讨不同B位元素对钙钛矿微波催化降解碱性品红活性的影响，进一步探究该催化反应的进行机制。该综合性设计实验有利于学生获取高级氧化技术的前沿知识，拓宽专业视野，培养综合思维、科研精神以及创新能力。     

超声辅助高吸附型复合凝胶的制备及对水中Pb(Ⅱ)的响应和去除性能

以秸秆纤维素和木质素为原料,通过超声辅助法制得了新型纤维素-木质素复合凝胶（UCHy）。对样品进行扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱和X射线衍射（XRD）表征分析,考察了其在不同浓度Pb（Ⅱ）中的溶胀性能,研究了pH值、反应时间、温度、Pb（Ⅱ）初始浓度对其吸附能力的影响。结果表明,纤维素和木质素的添加有利于凝胶形成致密的纤维束堆积结构,超声作用则能促进凝胶连续孔洞微结构的形成,因而具备较高的溶胀率以及污染物吸附量。溶胀初期Pb（Ⅱ）溶液在UCHy中的扩散行为可用non-Fickian扩散定律描述,整体溶胀行为符合Schott’s准二级动力学方程。UCHy对Pb（Ⅱ）的吸附量随溶液pH值的增大而增大,随反应温度的升高而减小。吸附等温数据同时符合Langmuir与Freundlich模型,饱和吸附容量为786.16 mg·g^-1,吸附过程符合拟二级动力学方程。该复合凝胶表现出极高重金属的吸附性能和敏感性,具有较大的应用前景。     

介孔硅材料及其负载型催化剂去除挥发性有机物的最新进展

介孔硅材料由于具有大的比表面积,均一的孔结构和大的孔径,常被用于分离、吸附和催化等领域.本文综述了近年来国内外介孔硅材料及其负载型催化剂去除各类挥发性有机物(VOCs)的研究进展,主要包括烃类、甲醇、甲醛、丙酮、苯、甲苯、萘、乙酸乙酯等.讨论了介孔硅材料的结构对VOCs吸附过程的影响;介绍了不同催化剂消除各类VOCs的催化性能及反应机理,并重点评述了甲苯在不同催化剂上的研究进展.分析结果表明,介孔硅材料的表面环境、孔道结构以及宏观形貌是影响VOCs分子在介孔硅材料上吸附的主要因素;贵金属催化剂的应用需要提高其抗中毒性以及降低成本;过渡金属的研究应着重于研发高活性的负载型过渡金属复合氧化物催化剂.最后对国内外介孔硅材料及其负载型催化剂的发展进行了展望,今后催化剂的设计可以从“氧化硅载体”和“介孔孔道”两个方面展开,这将为设计合适的催化剂处理各类VOCs污染物提供一定参考.