壳聚糖稳定纳米铁的制备及其对地表水中Cr(Ⅵ)的去除性能

以可生物降解材料壳聚糖为稳定剂, 制备了平均粒径为 82.4 nm的纳米零价铁颗粒. 热重分析表明, 经壳聚糖改性后, 纳米铁在340 ℃以下具有很好的热稳定性. 批试验结果表明, 壳聚糖稳定纳米铁对水体中Cr(Ⅵ)有很强的去除能力, 在空气中放置60 d后, 壳聚糖稳定纳米铁仍具有较高的活性. 壳聚糖分子中的氨基和羟基可与Fe(Ⅲ)形成稳定的螯合物, 阻止Cr(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)共沉淀的形成, 从而促进零价铁的腐蚀和Cr(Ⅵ)的还原去除.     

响应面法优化硅藻土负载纳米零价铁去除水中Cr(Ⅵ)

近年来,纳米零价铁(Nanoscale zerovalent iron, NZVI)因高还原性、高比表面积等优点被广泛应用于去除水中Cr(Ⅵ)的研究。本文采用壳聚糖改性后的硅藻土(CDt)对NZVI进行负载制备了硅藻土负载型纳米零价铁(NZVI-CDt),并对其去除水中Cr(Ⅵ)的条件进行了响应面法优化。以负载比(CDt与NZVI的质量比)、温度、反应时间以及反应溶液pH值为4个响应因素,以水中Cr(Ⅵ)的去除率为响应值进行了四因素三水平的响应面实验设计(Box-Behnken Design, BBD),建立了响应面模型。分析结果表明：模型在整个回归区域内拟合度好,4个因素对Cr(Ⅵ)去除率的影响是显著的(F值为146.83),影响顺序为溶液p H值>负载比>反应时间>温度。通过模型优化得到最佳去除条件为：负载比3∶1,温度30℃,反应时间35 min,pH=4,且预测的Cr(Ⅵ)最高去除率为97.81%。通过3组平行实验对模型的预测结果进行验证,得到预测值高于实际值且绝对误差为1.93%,说明预测值与实际值的拟合度较好。通过该研究优化了NZVI-CDt去除水中Cr(...     

纳米Fe@SiO_2一步合成及其对Cr(Ⅵ)的去除

利用液相还原与改进的Stbr法相结合,在不使用表面改性剂和氨水的条件下,通过向原硅酸乙酯(TEOS)和氯化铁混合溶液直接添加硼氢化钾,一步合成了二氧化硅包覆的纳米铁复合材料(Fe@SiO_2).通过X射线粉末衍射(XRD)仪、能量色散X射线仪(EDAX)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收分光光度计、傅里叶红外(FTIR)光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)等对所得样品的形貌、结构和组成进行表征.将制备的Fe@SiO_2用于水体中Cr(Ⅵ)还原去除并考察了TEOS添加量对其去除能力的影响.结果表明Fe@SiO_2具有清晰的核壳结构,多孔的SiO_2包裹1-2个球形纳米铁粒子.纳米铁粒径主要分布在20-30 nm之间,随着TEOS投加量的增加,SiO_2层变厚,纳米铁核具有更好的分散性.与未包覆型纳米铁相比,Fe@SiO_2对Cr(Ⅵ)的去除能力显著提高.TEOS投加量为0.1 mL所制备的Fe@SiO_3对Cr(Ⅵ)去除能力(以Fe的质量计算)达到量大,为466.67 mg·g~(-1),而未包覆型纳米铁仅为76.35 mg·g~(-1).     

壳聚糖-Fe(Ⅲ)复合凝胶球去除磷酸根的影响因素与吸附机理

为改善当前环境水体中的磷污染现状,利用溶胶-滴定-真空冷冻干燥法制备了壳聚糖-铁(CS-Fe)复合凝胶球去除水中磷酸根。对CS-Fe凝胶球的形貌结构进行了表征,研究了材料对磷酸根的吸附影响因素,并探索了反应机理。结果表明,CS-Fe对磷酸根的吸附为自发、吸热、熵增过程;吸附过程符合拟一级动力学方程,吸附平衡时间为50 min;根据Langmuir模型计算最大吸附量为23.97 mg/g,脱附效率大于90%。傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜-能量散射谱(SEM-EDS)、Zeta电势分析、X射线光电子能谱(XPS)等证明,CS-Fe形成利于磷酸根快速吸附的蜂窝状结构;吸附机理包含静电吸附和离子交换过程。该吸附剂将金属化合物的吸附性能与壳聚糖大分子利于构建多孔材料的特点相结合,改善了吸附效果,球状材料更利于回收,避免二次污染,具有良好应用前景。     

壳聚糖-Fe(Ⅲ)复合凝胶球去除磷酸根的影响因素与吸附机理

为改善当前环境水体中的磷污染现状,利用溶胶-滴定-真空冷冻干燥法制备了壳聚糖-铁(CS-Fe)复合凝胶球去除水中磷酸根。 对CS-Fe凝胶球的形貌结构进行了表征,研究了材料对磷酸根的吸附影响因素,并探索了反应机理。 结果表明,CS-Fe对磷酸根的吸附为自发、吸热、熵增过程;吸附过程符合拟一级动力学方程,吸附平衡时间为50 min;根据Langmuir模型计算最大吸附量为23.97 mg/g,脱附效率大于90%。 傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜-能量散射谱(SEM-EDS)、Zeta电势分析、X射线光电子能谱(XPS)等证明,CS-Fe形成利于磷酸根快速吸附的蜂窝状结构;吸附机理包含静电吸附和离子交换过程。 该吸附剂将金属化合物的吸附性能与壳聚糖大分子利于构建多孔材料的特点相结合,改善了吸附效果,球状材料更利于回收,避免二次污染,具有良好应用前景。     

羧甲基壳聚糖对Cr(Ⅵ)吸附性能及吸附热力学、动力学研究

以脱乙酰度大于90%的壳聚糖CTS为原料、异丙醇为溶剂、氢氧化钠为催化剂、氯乙酸为羧甲基试剂,制备羧甲基壳聚糖CM-CTS。根据其在不同pH值、投入量、反应温度及反应时间等条件下对Cr(Ⅵ)的吸附性能数据,得出了羧甲基壳聚糖的最佳吸附条件。通过静态吸附实验考察羧甲基壳聚糖对Cr(Ⅵ)的等温吸附特性,并对其进行热力学及动力学分析。     

磁性壳聚糖微球的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

用壳聚糖包埋磁流体,用戊二醛交联制成磁性壳聚糖微球,并用红外光谱表征其结构。用制备的磁性壳聚糖微球吸附Cr(Ⅵ)离子,考察了其对Cr(Ⅵ)离子的吸附性能;探讨了吸附时间、溶液pH值、吸附剂用量、温度、Cr(Ⅵ)起始浓度以及其他离子存在对Cr(Ⅵ)离子去除率的影响。实验结果表明,磁性壳聚糖微球吸附Cr(Ⅵ)离子的最佳条件为:吸附平衡时间40 min,最佳吸附pH值6左右,磁性壳聚糖微球用量10 mg,温度升高有利于提高磁性壳聚糖微球的吸附效率,Cr(Ⅵ)离子起始质量浓度为12μg/mL,无机盐的存在引起磁性壳聚糖微球的吸附性能降低。并且考察了吸附剂的再生性能,实验结果表明磁性壳聚糖微球具有良好的重复使用性。     

纳米Fe@SiO2一步合成及其对Cr(VI)的去除

利用液相还原与改进的St(o)br法相结合,在不使用表面改性剂和氨水的条件下,通过向原硅酸乙酯(TEOS)和氯化铁混合溶液直接添加硼氢化钾,一步合成了二氧化硅包覆的纳米铁复合材料(Fe@SiO2).通过X射线粉末衍射(XRD)仪、能量色散X射线仪(EDAX)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收分光光度计、傅里叶红外(FTIR)光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)等对所得样品的形貌、结构和组成进行表征.将制备的Fe@SiO2用于水体中Cr(VI)还原去除并考察了TEOS添加量对其去除能力的影响.结果表明Fe@SiO2具有清晰的核壳结构,多孔的SiO2层包裹1-2个球形纳米铁粒子.纳米铁粒径主要分布在20-30 nm之间,随着TEOS投加量的增加,SiO2层变厚,纳米铁核具有更好的分散性.与未包覆型纳米铁相比,Fe@SiO2对Cr(VI)的去除能力显著提高.TEOS投加量为0.1 mL所制备的Fe@SiO2对Cr(VI)去除能力(以Fe的质量计算)达到最大,为466.67 mg·g-1,而未包覆型纳米铁仅为76.35 mg·g-1.     

纳米氧化镁对Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的吸附特性

采用乳液法制备不同形貌的花状和片状MgO纳米粒子并研究其对Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的吸附性能。运用静态吸附实验考察吸附时间和吸附剂MgO用量对Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的去除率影响,探讨MgO纳米粒子的微观机构对其吸附性能的影响机制。结果表明,花状MgO和片状MgO对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)离子表现出优异的吸附性能,对金属离子的去除效果是Cu(Ⅱ)Cr(Ⅵ)Cr(Ⅲ),5min基本达到吸附平衡;花状MgO对金属离子Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的吸附性能明显优于片状MgO,这归因于比表面积大、多孔结构的花状MgO为金属离子提供更多的吸附活性位。与Temkin模型和Freundlich模型相比,Langmuir等温吸附模型更符合MgO样品在含Cu(Ⅱ)离子溶液体系中对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)离子的吸附过程,这意味着Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)离子在MgO纳米粒子表面的吸附属于单分子层吸附。花状和片状MgO对金属铬离子的吸附行为符合伪一级动力学模型。     

纳米级二氧化锆的合成及其在六价铬污染处理中的应用

用溶胶－凝胶法合成了纳米级ZrO2,并采用透射电镜进行了表征。研究了纳米ZrO2对Cr(Ⅵ）的吸附。在pH4.0，吸附比为1：2900时，平均吸附率为85．48％，最大吸附量为301．4μg Cr（Ⅵ）/g。采用2mol/L NaOH可完全洗脱纳米ZrO2l所吸附的Cr(Ⅵ）。应用于环境水样中Cr(Ⅵ）的处理，水中残留Cr(Ⅵ)的浓度远小于Cr(Ⅵ)的排放标准。考察了回收纳米ZrO2对Cr(Ⅵ)的吸附效率，结果表明纳米级ZrO2可循环使用。     

空心球状C@SnO_2@SnS_2的制备及光催化去除Cr(Ⅵ)性能研究

将SnO_2负载在碳球上通过不完全烧结的方法得到含有大量碳的空心状C@SnO_2,随后加入TAA(硫代乙酰胺),利用离子交换法在水热过程中制备了具有不同硫化程度的空心结构的C@SnO_2@SnS_2三元复合物。利用XRD、FESEM、TEM、XPS、UV-Vis DRS、PL等测试手段对合成样品进行表征,并测试了其光催化去除Cr(Ⅵ)的性能。结果表明,C、SnO_2和SnS_2三者之间的协同作用以及空心结构的形貌显著增强了SnO_2的光催化性能,其中CSS-2样品对Cr(Ⅵ)具有最佳的去除能力,太阳光照射120 min后对Cr(Ⅵ)的去除率高达98.8%。     

可注射的壳聚糖/纳米金温敏性水凝胶的构筑及其光热性能研究

为提高对恶性肿瘤的治疗效率,制备了具有光热性能的壳聚糖/纳米金可注射性水凝胶用于肿瘤的多次光热治疗.选用生物基大分子壳聚糖(CS)原位还原制备了壳聚糖-纳米金(CS-Au NPs)复合物.再加入β-甘油磷酸钠(β-GP)制备了相转变温度接近人体体温的温敏性水凝胶(CGP/Au NPs).实验结果表明,CGP/Au NPs在室温下为溶胶,具有可注射性;达到人体体温后,快速形成凝胶.由于Au NPs的表面等离子体共振效应,基于壳聚糖/纳米金的复合凝胶在激光照射下具有优异的光热转换性能,最高温度可达55°C,而且在多次激光照射后仍可以保持较好的光热转换能力.Au NPs可在壳聚糖水凝胶的帮助下长时间固定于病灶,用于肿瘤的多次光热治疗.另外,CGP/Au NPs复合水凝胶具有良好的稳定性,Au NPs在凝胶内部分布均匀一致,可有效避免Au NPs聚集而产生局部高温或从凝胶内部泄漏而影响光热治疗的效果.同时,CGP/Au NPs具有优异的生物相容性和生物可降解性能.因此,基于壳聚糖与Au NPs的可注射性水凝胶,有望实现肿瘤的“一次注射,多次光热治疗”的目的.     

静电纺丝制备铁(Ⅱ)/聚丙烯腈复合纳米纤维及其应用于吸附铬(Ⅵ)

利用静电纺丝技术制备了铁(Ⅱ)/聚丙烯腈[Fe(Ⅱ)/PAN]复合纳米纤维,用于吸附检测溶液中的铬(Ⅵ)。SEM及BET分析可知,纤维形态结构均匀,直径大约为153nm,比表面积为14.0m2·g-1。Fe(Ⅱ)/PAN复合纳米纤维表面携带的PAN…Fe(Ⅱ)(OH)+官能团能快速吸附去除溶液中的铬(Ⅵ),并将其还原为铬(Ⅲ)。根据吸附等温线模型分析,Langmuir模型更适合本体系,最大吸附量为5.40mg·g-1。在优化的试验条件下,97%的铬(Ⅵ)可被从溶液中去除。     

油茶果壳活性炭的制备及其对Cr(Ⅵ)的去除

利用磷酸活化法制备油茶果壳活性炭,并将其作为吸附剂用于去除水溶液中的Cr(Ⅵ),同时探讨了不同参数(Cr(Ⅵ)的初始浓度、吸附剂的用量、pH、温度等)对油茶果壳活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:当温度为293 K,Cr(Ⅵ)初始浓度为250 mg/L,pH为2.0时,Cr(Ⅵ)的最大吸附量可达165.0 mg/L。根据吸附动力学原理,发现其吸附过程遵循拟二级动力学模型。Cr(Ⅵ)的去除程度随Cr(Ⅵ)初始浓度的升高而增加,且其平衡数据与Freundlich模型拟合良好。     

荞麦皮生物吸附去除水中Cr(Ⅵ)的吸附特性和机理

农业废弃物荞麦皮作为生物吸附剂去除水中Cr(Ⅵ),研究了荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除动力学以及溶液pH、吸附剂用量和Cr(Ⅵ)初始浓度对去除效率的影响;通过FT-IR,XPS,SEM-EDX对荞麦皮表面组成和结构进行表征,探索荞麦皮去除Cr(Ⅵ)的机理.结果显示:荞麦皮对Cr(Ⅵ)有很高的去除效率.常温下5.0 g·L-1的荞麦皮在pH=2.0下对100 mg·L-1 Cr(Ⅵ)溶液的去除率可达99.87%.荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH降低而升高,在pH=2.0时达到最大;随吸附剂用量增加而增大;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而减小.单位质量荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除量随吸附剂用量增加而减小;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,最后趋于稳定.在20℃,pH=2.0,吸附用量为5.0 g·L-1时,荞麦皮对Cr(Ⅵ)的最大去除容量约为36.4 mg·g-1.荞麦皮吸附去除Cr(Ⅵ)的过程符合准二级吸附动力学.FT-IR,XPS和SEM-EDX分析结果表明:荞麦皮是一个多孔材料,表面存在羧基、氨基、羟基等活性基团;荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除是一个吸附-还原耦合的过程,包括Cr(Ⅵ)在荞麦皮表面上的静电吸附,以及此后的固相还原和对还原态的Cr(Ⅲ)再吸附;Cr(Ⅲ)的吸附主要是通过与荞麦皮表面的羧基、氨基的配位,以及与其中的阳离子发生离子交换作用实现的.     

2种羟基氧化铁对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

通过水解方法制备了α-FeO(OH)和β-FeO(OH),研究了其对Cr(Ⅵ)的吸附性能及影响因素。结果表明,2种形式的FeO(OH)在弱酸性环境中对Cr(Ⅵ)均表现出很好的去除效果,吸附过程能够用Langmuir模型较好地描述,α-FeO(OH)和β-FeO(OH)对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量分别为50.25和42.02mg/g。对初始质量浓度达10mg/LCr(Ⅵ)的水样,通过α-FeO(OH)和β-FeO(OH)的吸附作用,可以将水中Cr(Ⅵ)控制在饮用水安全标准之下。200mg/LCl-、SO42-,100mg/LF-作为共存离子时,对2种吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的效果无明显影响;但100mg/L的H2PO4-和HCO3-共存,可使α-FeO(OH)、β-FeO(OH)对Cr(Ⅵ)的去除效果降低15%～20%。离子强度增加使吸附能力降低。     

Cr(Ⅵ)及Cr(Ⅲ)混合物中Cr(Ⅵ)的原子吸收测定——Cr(TTA)_3在石墨炉中挥发条件的研究

在pH5.7的乙酸-乙酸钠缓冲介质中,噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)与Cr(Ⅲ)络合,生成的络合物具有挥发性.Cr(Ⅵ)在同样条件下不发生反应.利用此特点可实现Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)在石墨炉内分离并测定Cr(Ⅵ).研究了影响Cr(Ⅲ)与TTA络合的反应酸度、试剂加入量、静置时间等条件,并对石墨炉内定量挥发Cr(Ⅲ),保留Cr(Ⅵ)的原子化条件进行了探讨,所拟定的方法用于合成水样分析,获得满意结果.     

交联化羟丙基壳聚糖对Cr(Ⅵ)的吸附与结构分析

研究了交联化羟丙基壳聚糖对Cr(Ⅵ)的吸附作用,探讨了溶液的pH值、反应时间、温度、初始浓度等因素对其吸附性能的影响,并且用FTIR、XRD和SEM对吸附前后物质进行了表征与结构分析。实验表明,pH是交联羟丙基壳聚糖吸附Cr(Ⅵ)的主要影响因素。在pH=5时,对Cr(Ⅵ)初始浓度为15mg/L的溶液,可控制温度在20℃左右吸附2h,吸附剂交联羟丙基壳聚糖用量为1g/100mL溶液即能达到满意的吸附效果。吸附后由于交联羟丙基壳聚糖与Cr(Ⅵ)的配位作用使得交联羟丙基壳聚糖的结晶性明显降低;Cr(Ⅵ)的配位使得交联羟丙基壳聚糖的表面形貌发生了改变。     

磁性纳米粒子的制备及其在重金属离子处理中的应用

重金属离子污染已成为当前最重要的环境问题之一,建立有效去除和监测重金属离子的方法具有重大意义。磁性纳米粒子(MNPs)除了具有纳米粒子的体积小、表面积大、活性位点高等特点外,其本身具有的磁学特性使MNPs在分离科学领域具有独特的优势。近年来,MNPs在环境分析领域的应用逐渐增多,尤其是在重金属离子的处理方面。该文综述了共沉淀法、微乳液法、溶剂热法和热分解法等几种常见的磁性纳米粒子合成方法,重点讨论了磁性纳米粒子在常见重金属离子如Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)处理中的应用,并对该领域的发展前景进行了展望。     

磁性纳米粒子的制备及其在重金属离子处理中的应用

重金属离子污染已成为当前最重要的环境问题之一,建立有效去除和监测重金属离子的方法具有重大意义。磁性纳米粒子(MNPs)除了具有纳米粒子的体积小、表面积大、活性位点高等特点外,其本身具有的磁学特性使MNPs在分离科学领域具有独特的优势。近年来,MNPs在环境分析领域的应用逐渐增多,尤其是在重金属离子的处理方面。该文综述了共沉淀法、微乳液法、溶剂热法和热分解法等几种常见的磁性纳米粒子合成方法,重点讨论了磁性纳米粒子在常见重金属离子如Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)处理中的应用,并对该领域的发展前景进行了展望。