SiO2@松香基阳离子交换树脂对水中微量Cd吸附

以硅胶为核,马来海松酸丙烯酸乙二醇酯和甲基丙烯酸为功能单体,采用涂覆悬浮聚合法合成了核壳型SiO₂@松香基阳离子交换树脂(SiO₂@RCER),研究了其对水中微量Cd²⁺的静态吸附性能。结果表明,在Cd²⁺溶液浓度为0.5 mg·L^-1,pH=6.0,温度为303 K,吸附剂用量为10 g·L^-1时,Cd²⁺去除率可达到100%;SiO₂@RCER对Cd²⁺的吸附符合准二级动力学方程以及Langmuir吸附等温线,表明吸附过程为单分子层化学吸附。吸附前后材料的XPS图谱表明:SiO₂@RCER对Cd²⁺吸附主要涉及Na⁺以及溶液中的Cd²⁺的阳离子交换。该吸附剂在对Cd²⁺、Pb²⁺浓度超标的矿区废水吸附处理后,高毒重金属浓度均达到国家生活饮用水水源水质一级标准(CJ3020-93),其他离子浓度也有所降低。     

蒙脱土表面键合配位体固相萃取填料的制备及其对重金属离子的吸附性能

通过酸洗、硅烷偶联剂表面活化、键合苯甲酰异硫氰酸酯对蒙脱土进行改性,制得新型固相萃取(SPE)材料。 采用红外光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱表征了改性蒙脱土的结构和形貌。 考察了制备的SPE填料对水中As³⁺、Bi³⁺、Cu²⁺、Sb³⁺、Sn²⁺和Pb²⁺的吸附性能,确定了最佳固相萃取条件,对6种金属离子吸附容量分别为10.83、11.92、12.67、10.43、10.01及10.54 mg/g。 通过SPE与电感耦合等离子体质谱联用测定了样品中As³⁺、Bi³⁺、Cu²⁺、Sb³⁺、Sn²⁺和Pb²⁺ 6种重金属离子的含量,检出限分别为0.024、0.013、0.075、0.037、0.011和0.064 μg/L。     

原子层沉积法制备巯丙基硅胶及其对溶液中钯(Ⅱ)离子的吸附行为

采用原子层沉积技术, 在3~5 kPa真空和125~150 ℃ 的反应条件下, 使γ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)、γ-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)和γ-巯丙基二甲氧基甲基硅烷(MPDMMS)3种巯丙基硅烷试剂气化, 并在三乙胺的催化作用下, 分别将其键合于多孔硅胶表面, 制得贵金属钯(Ⅱ)的高效吸附剂. 分别采用FTIR、¹³C和²⁹Si固体核磁、元素分析、热重分析和氮气吸附-脱附等技术研究了巯基硅胶的键合模式和功能基团键合量. 用分光光度法研究了在pH=3.0条件下水溶液中Pd(Ⅱ)离子在巯基硅胶上的吸附行为. 结果表明, 在MPTMS, MPTES和MPDMMS所修饰的硅胶中, 硅烷试剂的功能基团均以双齿键合结构为主, 表面键合量分别达到2.76, 2.53和2.70 μmol/m². 对Pd(Ⅱ)离子的吸附遵从Langmuir等温吸附方程, 饱和吸附量分别达到5.45, 4.21和4.81 μmol/m², Pd/S的摩尔比分别为1.44, 1.35和1.39. 原子层沉积法制备的巯丙基硅胶基质钯吸附剂的巯基键合密度和对钯(Ⅱ)离子的吸附容量均比传统的有机溶剂介质法高.     

基于环氧树脂固化的离子印迹材料的制备及其对铅离子吸附的研究

水体中重金属离子Pb²⁺的存在对环境和人体具有较大的危害,因此,去除环境中的Pb²⁺具有重要的实际意义。本研究以Pb²⁺作为印迹模板离子、PEG-600为致孔剂、1,6-己二胺为固化剂与环氧树脂固化聚合,制备了一种环氧树脂基多孔离子印迹吸附材料(IIP)。采用静态吸附法研究了pH值、Pb²⁺初始浓度、吸附温度及吸附时间等因素对IIP吸附Pb²⁺的影响。采用X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)等方法对此材料吸附Pb²⁺前后的性质进行了表征。结果表明,在pH=4.5和293 K时,材料对Pb²⁺的吸附容量达到149.01 mg/g,吸附动力学符合准二级动力学模型,等温曲线符合Langmuir吸附模型。此IIP具有较好的吸附能力和重复利用性能,对Pb²⁺的吸附明显高于竞争离子的吸附,并且对Pb²⁺具有较好的富集回收效果。本研究合成的...     

离子强度对膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂吸附Pb2+/Cu2+的影响

为揭示外加电解质离子强度对重金属离子吸附的影响规律与内在机制, 制备了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂(BLPAMA), 研究了外加电解质离子强度对BLPAMA吸附单一和二元Pb²⁺/Cu²⁺的影响规律, 以及有、无外加0.2 mol/L NaNO₃时BLPAMA对二元Pb²⁺/Cu²⁺的吸附等温线、吸附热力学及吸附动力学。 结果表明, 在单一Pb²⁺或Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺和Cu²⁺吸附量降低;在二元Pb²⁺/Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺吸附量降低而Cu²⁺吸附量提高。     

氨基修饰介孔SiO2的合成及对其对Hg2+、 Ni2+和Mn2+的吸附

利用介孔SiO₂微球（MSM）作为基底,对其表面进行氨基修饰,合成了氨基修饰介孔SiO₂微球（MSM/NH₂）,其结构和性能经TEM, XRD和元素分析表征。结果表明：MSM/NH₂ 1.0［3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）用量为1.0 mL］对Hg²⁺、 Ni²⁺和Mn²⁺的5次循环吸附效率的平均值均超过92.0%。     

亲水性氨基吡啶树脂的合成及其吸附性能

将氨基吡啶功能基引入亲水性大孔球状聚甲基丙烯酸环氧丙酯（PGMA）,合成了高亲水性的氨基吡啶螯合树脂(PGMA-AP),考察了该树脂对Hg²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺等重金属离子的静态吸附性能及影响因素。 结果表明,该树脂对上述4种重金属离子在25 ℃时的静态饱和吸附容量分别为2.145、1.715、1.023和0.654 mmol/g,最佳吸附pH值为4.5～5.0,吸附性能随温度升高而改善,在实验浓度范围内该树脂对上述重金属离子的等温吸附符合Langmuir和Freundlich方程。     

一步热解法制备Cu/Fe双金属生物炭复合材料及其高效吸附Pb2+性能

使用一步热解法制备了Cu/Fe双金属生物炭复合材料(BC@Cu/Fe-X,X=3、5、10)和Fe生物炭复合材料(BC@Fe)。考察了Cu掺杂量对BC@Cu/Fe-X吸附Pb²⁺的影响,确定最佳掺杂比例。结果显示BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺性能最好。考察了吸附时间、Pb²⁺浓度、p H、背景离子、空气中老化等实验条件对BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的影响。通过动力学、热力学数据拟合分析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的行为,利用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段解析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺前后特征峰变化。BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的机理如下：大约42%的Pb²⁺被还原为Pb⁰,33%的Pb²⁺形成Pb O/Pb(OH)₂,25%的Pb²⁺与O—...     

基于不同前驱体的碳点对重金属吸附性能的比较研究

以葡萄糖、蔗糖和果糖为前驱体,利用水热反应分别制备了葡萄糖碳点、蔗糖碳点和果糖碳点,利用TEM、IR、XPS等手段表征其形貌和官能团。实验发现制备的三种碳点的微观形态均呈球状,其粒径均小于5nm,且均含有羟基、羧基等官能团;在竞争和非竞争条件下测定了三种碳点对重金属离子的吸附能力。结果表明,制备的三种碳点能够选择性地结合Cu²⁺和Pb²⁺离子;其中蔗糖碳点对Cu²⁺和Pb²⁺离子的吸附容量最好,分别为1.02和1.48 mmol·g^-1。蔗糖碳点对Cu²⁺和Pb²⁺离子吸附的最佳pH值为6;蔗糖碳点对Cu²⁺和Pb²⁺离子吸附能力随溶液离子强度的增大而逐渐降低。     

Study on the adsorption of heavy metals by a new magnetic hydrogel based on acrylic acid/ acrylamide/ sodium p-styrenesulfonateEI北大核心CSCD

通过水溶液法将Fe₃O₄@SiO₂负载到丙烯酸（AA）-丙烯酰胺（AM）-对苯乙烯磺酸钠（SSS）三元共聚水凝胶上,制备了具有高吸附能力的磁性水凝胶P（AA/AM/SSS）/Fe₃O₄@SiO₂。通过傅里叶变换红外光谱,X射线衍射光谱,拉曼光谱和比表面孔径分析表征了磁性水凝胶的微观结构。该磁性水凝胶平均孔径3.1 nm,属于介孔材料,且具有较好的热稳定性。吸附性能研究发现其对重金属离子Pb²⁺,Cu²⁺,Co²⁺,Cd²⁺和Ni²⁺均显示出较高的去除率,其中对Pb²⁺表现出优异的选择性,最大吸附量为497 mg/g。吸附动力学研究表明,吸附过程遵循拟二级动力学模型。再生实验发现该水凝胶经过7次吸附-解吸循环后,磁性水凝胶饱和吸附容量仍保持在265 mg/g。     

丁二酸酐接枝纤维素纳米纤维膜及其重金属离子吸附

采用热致相分离(TIPS)法以三醋酸纤维素(TCA)为原料成功制备直径为(110±28)nm TCA多孔纳米纤维膜。将TCA纤维膜通过水解转化为纤维素(Cell)、接枝制备丁二酸酐接枝改性纤维素(Cell-g-SAA)膜。将Cell膜和Cell-g-SAA膜用于吸附水中Cu~(2+)、Pb~(2+),并对膜样品的吸附动力学、等温吸附和吸附热力学进行了研究。结果表明,二级动力学拟合和Langmuir模型更适合于该体系。与Cell膜相比,改性后Cell-g-SAA膜对Cu~(2+)和Pb~(2+)的最大吸附容量分别从51.73和34.29 mg/g增加到116.41和51.73 mg/g。纤维膜对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附更趋近于单层吸附且化学吸附占主导地位。     

A highly selective magnetic sensor with functionalized Fe/Fe3O4 nanoparticles for detection of Pb2+

A magnetic sensor for detection of Pb~(2+) has been developed based on Fe/Fe_3O_4 nanoparticles modified by3-(3,4-dihydroxyphenyl)propionic acid(DHCA). The carboxyl groups of DHCA have a strong affinity to coordination behavior of Pb~(2+) thus inducing the transformation of Fe/Fe_3O_4 nanoparticles from a dispersed to an aggregated state with a corresponding decrease, then increase in transverse relaxation time(T_2) of the surrounding water protons. Upon addition of the different concentrations of Pb~(2+) to an aq. solution of DHCA functionalized Fe/Fe_3O_4 nanoparticles(DHCA-Fe/Fe_3O_4 NPs)([Fe] = 90 mmol/L), the change of T_2 values display a good linear relationship with the concentration of Pb~(2+) from 40 μmol/L to 100 μmol/L and from 130 μmol/L to 200 μmol/L, respectively. Owing to the especially strong interaction between DHCA and Pb~(2+), DHCA-Fe/Fe_3O_4 NPs exhibited a high selectivity over other metal ions.     

基于硫代黄素T诱导G-四联体构成的生物传感器检测铅离子

硫代黄素T(ThT)荧光分子在自由状态下荧光强度很弱, 通过在Tris-HCl缓冲液中加入Pb²⁺的适配体即富含G的DNA序列, 可与ThT荧光分子形成G-四联体结构, 使荧光信号迅速增强; 向溶液中加入Pb²⁺, Pb²⁺与其适配体有很好的结合特异性, 可生成更牢固的G-四联体结构, 使ThT分子被释放出来, 导致溶液的荧光强度降低, 基于此可检测溶液中的Pb²⁺离子. 实验中优化了缓冲溶液组成、 ThT荧光分子浓度、 Pb²⁺适配体浓度及反应时间等条件. 结果表明, 在10 mmol/L Tris-HCl(pH=8.3, 含2 mmol/L MgCl₂)缓冲溶液中, ThT荧光分子和Pb²⁺适配体的浓度分别为10 μmol/L和200 nmol/L, 反应10 min时, 随着溶液中Pb ²⁺浓度的增加, 荧光强度减弱. Pb²⁺浓度在20~1000 nmol/L范围内时, 荧光强度与Pb²⁺的浓度呈现良好的线性关系(R²=0.9941), 检出限为1 nmol/L. 实际水样测试结果表明, 该方法的回收率在98.8%~101.3%之间. 该传感器灵敏、 快速、 无需化学修饰荧光分子且成本低.     

香蒲基生物炭的活化及对VOCs吸附的应用

以香蒲为原料制备生物炭(Biochar), 并用不同试剂进行活化. 活化前的Biochar比表面积和孔体积很小, 分别为1.71 m²/g和0.00421 cm³/g, 而活化后的Biochar比表面积和孔容均增大, 其中经碳酸钠（Na₂CO₃）活化后的Biochar比表面积和孔容最大. 研究了Na₂CO₃与Biochar的质量比对其活化的影响, 确定了Na₂CO₃/Biochar最佳质量比为3∶1条件下, 得到的样品Biochar-Na₂CO₃-3具有最优的表面积和孔容, 分别为624 m²/g和0.211 cm³/g, 并具有优异的挥发性有机化合物(VOCs)吸附性能, 其正己烷、 甲苯和92号汽油的静态吸附容量分别为1.03, 0.814和0.751 g/g, 正己烷和甲苯的动态吸附容量分别为1.00和0.796 g/g, 且吸附稳定性相对较高, 优于商业用活性炭(AC)和硅胶(SG).     

热剥离法制备石墨烯纳米片对Pb2+和Cd2+的吸附

石墨粉氧化后,在氮气气氛下,快速高温剥离制得石墨烯纳米片。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼(Raman)光谱、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和氮气吸附-脱附等分析手段对石墨烯样品进行了表征。这些分析测试结果显示:石墨烯样品主要由很薄的1-4层石墨组成,呈褶皱状态,比表面积为628.5 m²·g^-1。研究了石墨烯吸附水溶液中的Pb²⁺和Cd²⁺的pH值、吸附时间、吸附温度和金属离子初始浓度等影响因素, Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为460.20和72.39 mg·g^-1。结果表明,热剥离法制得的高质量石墨烯纳米片可以作为一种高效的从水中去除Pb²⁺和Cd²⁺的吸附材料。     

Study on the Preparation of Mercaptoacetic Acid-modified Heterophylla Shell and Its Application in Separation and Enrichment of Pb2+ in Environmental Samples

To increase the adsorption capacity of the Corylus heterophylla Fisch(HS) for Pb²⁺, HS was chemically modified using NaOH aqueous solution and 95% ethanol and was labeled as SHS; then SHS was chemically modified using mercaptoacetic acid. The SHS modified with mercaptoacetic acid(MHS) was characterized using FTIR, SEM, and XPS. The results indicated that the -SH group was present on MHS, and after Pb²⁺ adsorption, the absorption value of the characteristic peak of the -SH group decreased. The adsorption and desorption properties of this functionalized material were investigated as well as the influences of parameters, such as pH value, type of desorption reagent, dosage, flow rate and maximum sample volume. The Pb²⁺ adsorption of MHS reached a maximum with pH>5. The experimental data of Pb²⁺ adsorption using MHS were fitted using the Langmuir isothermal adsorption model, and a maximum adsorption capacity of 61.54 mg/g was obtained. This was much higher than the adsorption capacity of SHS before modification with the thiol group. After adsorption, MHS was desorbed using a 0.2 mol/L HCl solution, and the percent of desorption was higher than 99%. MHS was used as a solid-phase extractant in the analysis and determination of Pb²⁺ content in food and water samples, and the enrichment times achieved 150-fold.     

Adsorption Mechanism of Composite Whisker on Copper Ions and Lead Ions

A new kind of inorganic composite adsorbent based on chitin whiskers(CHW) and potassium tetratitanate whiskers(PTW) was synthesized via the thermal deposition to remove Cu²⁺ and Pb²⁺ from wastewater. CHW could be successfully coated on the surface of PTW when thermal treated 8 times. The adsorption process was better fitted with the Langmuir and Freundlich models. The adsorption process was more conformed to the Pseudo-second-order model. The results from XPS(X-ray photoelectron spectrum) further show that the adsorption mechanism between CHW-PTW and Cu²⁺, Pb²⁺ are both ion exchange and chemical adsorption. Thermodynamic parameters suggest that the adsorption processes are nonspontaneous. The adsorption of Cu²⁺ and Pb²⁺ is endothermic and exothermic, respectively.