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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

氟离子选择性电极法测定钍氟各级稳定常数

硫酸体系钍氟各级稳定常数对稀土冶炼生产实践具有重要的指导作用.采用溶解度法测定了室温(25 ℃)下不同酸度的钍氟共存区,采用氟离子选择电极测定不同浓度氟化氢溶液中的游离氟浓度,得到氢氟各级稳定常数.然后根据钍氟共存区图,配制一系列硫酸钍、氢氟酸和硫酸的混合液,测定各溶液中的游离氟浓度,从而得到钍氟各级稳定常数.结果表明,H与F的第1,2级稳定常数分别为k1=664.4,k2=47.9,Th和F的第1,2,3级稳定常数分别为k16.27×105,k2=9.68×104,k3=5.36×104.     

煤直接液化残渣及其萃取产物的热重分析

利用热天平考察了神华和胜利两种典型中国煤直接液化残渣及其萃取产物的失重曲线。实验表明,神华残渣和胜利残渣的轻质组分含量相近,其失重率也相近,但轻质组分组成不同使得失重过程并不一致 。升温速率增加,热解最大失重速率增加,最大失重速率温度升高。以残渣各组分失重曲线拟合得到的残渣失重曲线可近似表示残渣的失重曲线。动力学分析表明,由实验数据拟合的活化能和指前因子计算得到的失重曲线,与实际实验得到的失重曲线较为一致。液化残渣在低温区失重率很高,而且这部分失重产物可以通过溶剂萃取的方式得到。     

表面引发接枝聚合法制备接枝微粒PHEMA/SiO2及其8-羟基喹啉功能化转变研究

通过用表面引发接枝聚合和高分子反应制备8-羟基喹啉型复合螯合微粒.首先使用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,制得改性微粒AMPS-SiO2;使改性微粒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,实施了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在硅胶微粒表面的高效引发接枝聚合,制得了接枝微粒PHEMA/SiO2.又以5-氯甲基-8-羟基喹啉(CHQ)为试剂,使接枝的PHEMA发生大分子反应,实现了接枝微粒PHEMA/SiO2的8-羟基喹啉功能化转变,制得了复合微粒HQ-PHEMA/SiO2.采用多种手段对两种微粒进行了表征,重点研究了氨基-过硫酸盐表面引发接枝体系的接枝聚合机理,并研究了CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间取代反应的机理,还初步考察了功能微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子的螯合吸附性能.研究结果表明,氨基-过硫酸盐表面引发接枝聚合体系具有很高的引发活性,在室温(30℃)即可制得高接枝密度(40 g/100g)的接枝微粒PHEMA/SiO2;CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间的取代反应遵循SN1的反应历程,使用强极性溶剂有利于反应的进行.微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子呈现很强的螯合吸附能力,是一种功能复合微粒.     

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%。