新型薄膜扩散梯度装置定量测量水环境中重金属形态

采用以纤维素透析膜为扩散相, 0.05 mol/L羧甲基纤维素钠(CMC)溶液为结合相的薄膜扩散梯度(DGT)装置(CMC-DGT)定量累积和测量水溶液中Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的有效态; 考察了pH值和离子强度对CMC-DGT累积Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的影响以及不同配体(乙二胺四乙酸二钠、 单宁酸和黄腐酸)对重金属有效态的影响; 测量了外加标的天然水和工业废水中重金属的有效态浓度; 并比较了不同结合相DGT装置对同一水体中重金属的有效态浓度. 实验结果表明, 0.05 mol/L CMC溶液对Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺累积容量分别为0.24, 0.11和0.45 mg/mL; 定量累积的最佳pH值范围分别为3.7～8.0, 4.7～9.0和4.7～8.0; 随着离子强度的增大, CMC-DGT对Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的累积容量下降; CMC-DGT能够定量地累积配制水中的游离Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺, 回收率分别为92.1%, 100.6%和96.4%; 当有配体存在时, 随着配体浓度的增大, CMC-DGT测量的Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺有效态的浓度随之下降; 在过滤工业废水、 河水和湖水中, 不同结合相DGT装置对重金属有效态的测量值不同. 结果表明, CMC可作为DGT技术新的液态结合相.     

离子印迹法制备对铜离子(Ⅱ)选择性吸附的碳基材料

通过钨离子印记方法,合成了对铜离子有高选择性吸附性能的碳基材料。 在四乙烯五胺(TEPA)、钨酸铵和葡萄糖摩尔比为1:1:5条件下,经水热法合成的碳基吸附材料能有效地吸附铜离子,对铜离子吸附的最佳pH=5。 在Cd²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Zn²⁺摩尔浓度相近体系中,离子印记碳基吸附材料对铜离子的吸附率高达97.2%,而对Cd²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺吸附率分别为20.1%、9.63%、20.3%、13.3%,表明这种离子印记碳基吸附材料对Cu²⁺具有非常优异的选择吸附能力。     

亚铁氰化铜-聚丙烯酰胺/羧甲基纤维素/石墨烯复合水凝胶的制备及铷吸附性能

铷是一种稀贵的碱金属,具有很高的经济价值和广阔应用前景,从卤水中有效提取铷具有重要意义。通过热引发聚合法合成水凝胶基质（聚丙烯酰胺/羧甲基纤维素/氧化石墨烯水凝胶,PCG）固定亚铁氰化铜（KCuFC）,制备了一种新型的铷（Rb⁺）吸附剂（KCuFC-PCG）。采用物理化学方法对KCuFC-PCG的结构和性质进行了表征。通过批量吸附实验,研究了pH值、吸附时间、Rb⁺初始质量浓度、温度和竞争离子对吸附的影响。结果表明,KCuFC-PCG吸附剂在pH值（5～9）范围内表现出良好的吸附能力,pH=8时表现最佳;在Rb⁺质量浓度为5 mg/L,pH=8,吸附6 h达到吸附平衡,KCuFC-PCG的对Rb⁺的吸附量为89.12 mg/g;动力学行为可用准二级动力学模型来描述,表明化学吸附为速率控制步骤;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附,最大吸附量为258.4 mg/g。以0.2 mol/L NH₄Cl作为解吸剂,解吸3 h,解吸率为77%。     

碱式碳酸镁为新结合相的薄膜梯度扩散技术原位富集测定富营养水体中的磷

薄膜扩散梯度技术(Diffusive gradients in thin films technique, DGT)是近年来应用于自然水体、沉积物和土壤中活性磷原位测定的一种新技术。利用含碱式碳酸镁的聚丙烯酰胺凝胶膜为 DGT 新结合相,探讨了初始浓度、放置时间、pH 值及离子强度对组装后 DGT 吸附性能的影响。用10 mL 0.25 mol/ L H2 SO4对结合相进行洗脱,洗脱率为85%±5%。组装后 DGT 对磷的测定不受溶液 pH 值(4.10~9.15)和离子强度(0.001~0.05 mol/ L)的影响。在温度25℃,pH 7.00,磷初始浓度为2 mg/ L 时, DGT 对磷的最大吸附容量为20.4μg。初始磷浓度为0.001~20 mg/ L 时,新 DGT 测定值与磷钼蓝比色法测定值一致。本方法对磷的检出限为102.4 ng/ L。将碱式碳酸镁-DGT 和商品化的 Ferrihydrite-DGT 应用于合成海水、厦门近岸海水、易海、巢湖水和南淝河中的对比检测,结果表明,碱式碳酸镁-DGT 能更准确测定不同水体中磷浓度。     

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...     

向日葵盘低酯化果胶对水溶液中镉离子的吸附作用

本文研究了向日葵盘中的天然低酯化果胶对水溶液中镉离子(Cd²⁺)的吸附作用,考察了果胶添加量、果胶溶液的pH值、温度、吸附时间、共存离子对Cd²⁺吸附量和去除率的影响。随果胶添加量的增加,Cd²⁺的去除率从2.25%逐渐升高至14.60%,而吸附量则先从18.00mg/g增加至20.53mg/g,后逐渐降低至5.84mg/g;随果胶溶液pH值的升高,吸附量和去除率先分别增加至20.70mg/g和15.53%,后逐渐降低;随温度的升高,吸附量和去除率分别增加至20.80mg/g和15.60%后几乎不变;反应10min吸附量和去除率即可达到最大,分别为19.81mg/g和14.75%。此外,溶液中的Ca²⁺也会影响果胶的吸附作用,当Ca²⁺与Cd²⁺的质量比为2时,吸附量和去除率降低了36.70%。确定了向日葵盘果胶吸附Cd²⁺的最佳条件：当溶液中Cd²⁺的浓度为8.0mg/L时,添加等体积80mg/L的pH值为8....     

Fe3O4@SiO2@CTS镍离子印迹聚合物的制备与吸附性能研究

以Fe₃O₄@SiO₂为磁核,在其表面包裹壳聚糖,再通过分子印迹技术,制得Fe₃O₄@SiO₂@CTS镍离子印迹聚合物。采用XRD、FTIR和SEM对镍离子印迹聚合物的结构和形貌进行表征。通过正交实验确定了镍离子印迹聚合物对Ni²⁺的最佳吸附条件为：Ni²⁺初始浓度为80 mg·L^-1、印迹聚合物用量为25 mg、pH值为5.0、吸附时间为3 h,印迹聚合物对Ni²⁺的吸附量可达66.73 mg·g^-1。Fe₃O₄@SiO₂@CTS镍离子印迹聚合物对Ni²⁺的吸附符合拟二级动力学方程,吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。     

啤酒酵母废菌体吸附Pd2+的物理化学特性

以啤酒酿造厂的啤酒酵母废菌体为生物吸附剂,研究死的啤酒酵母菌体从PdCl₂溶液中吸附Pd²⁺的物理化学特性.结果表明,该菌体吸附Pd²⁺受吸附时间、溶液pH值、菌体浓度和Pd²⁺起始浓度等因素的影响.菌体吸附Pd²⁺是个快速的过程,吸附45min时吸附量达最大,但在最初的3min内,吸附量可达到最大吸附量的92%.在5～60℃范围内,吸附作用不受温度影响.吸附作用的最适pH值为3.5.在Pd²⁺起始质量浓度为30～300mg/L范围内和菌体质量浓度为2g/L的条件下,菌体对Pd²⁺的吸附作用符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型.在pH=3.5,Pd²⁺与菌体质量比为0.2和30℃条件下吸附60min,吸附量达94.5mg/g.从废钯催化剂处理液回收钯,吸附量为32.2mg/g.XPS分析表明,该菌体能吸附水溶液中的Pd²⁺.TEM结果表明,在无外加电子供体时,死的啤酒酵母废菌体能够吸附和还原溶液中的Pd²⁺成Pd⁰微粒,Pd⁰微粒可进一步形成有一定形状的钯晶粒;该菌体还能使吸附在γ-Al₂O₃上的Pd²⁺还原成Pd⁰.     

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。     

铁氰化钴/树状高分子修饰电极免标记法检测基因突变

利用铁氰化钴/树状高分子(CoHCF/PAMAM)复合材料修饰玻碳电极(GCE), 制备了免标记检测基因突变的新型DNA电化学传感器. 传感器中树状高分子层明显增加了单链DNA探针的固定量, 铁氰化钴层增大了鸟嘌呤的氧化信号, 该传感器可以灵敏识别单碱基错配的基因序列, 具有良好的选择性和灵敏度. 在7.6×10^-11～3.05×10^-8 mol/L浓度范围内, 鸟嘌呤(G)的氧化峰电流差值与突变基因浓度呈良好的线性关系, 检出限为1.0×10^-11 mol/L(S/N=3).     

基于银离子与DNA相互作用的比率型电化学传感器用于银离子的检测

利用银离子(Ag⁺)可与DNA中胞嘧啶碱基(C)相互作用的性质, 构建了一种用于检测Ag⁺的比率型电化学传感器. 以铬金属有机骨架材料(Cr-MIL-101 NH₂)标记的单链DNA作为信号探针(Cr-MOFs-SP), 电解质溶液的二茂铁甲酸作为内部参考探针(Fc-RP), 在Ag⁺存在的情况下, 可以检测到Cr-MOFs的信号. 同时, 二茂铁甲酸的信号几乎保持稳定, 因此, Ag⁺浓度可以通过I_Cr-MOFs-SP/I_{Fc- RP}的比率响应进行监测. 所制备的比率型生物传感器可有效消除外界环境影响和避免电化学背景信号, 提高了检测的重现性、 准确性和灵敏度. 具有三维结构的DNA四面体纳米材料(NTH)可有效消除DNA的非特异性吸附. 同时, 所设计的DNA NTH增强了机械刚度, 可以增加Ag⁺的捕获量和信号物质的负载量, 进一步提高了检测灵敏度. 该比率型生物传感器对Ag⁺的检测具有良好的选择性、 较宽的线性范围(0.1~100 nmol/L)和较低的检出限(33 pmol/L). 将此传感器用于滇池水样中Ag⁺的含量测定, 回收率为96.8%~103.0%, 表明此传感器具有潜在的实际应用前景.     

水体中铜离子的现场可视化半定量快速检测北大核心CSCD

铜是常见重金属污染物之一。开发现场快速检测方法在污染事件的应急检测中至关重要,可为及时采取有效的防治措施提供数据支持。基于脱氧核糖核酸(DNA)稳定的荧光铜纳米颗粒的快速合成以及对铜离子的高特异性,研制了一种紫外光辅助下的铜离子现场快速荧光比色检测方法。经过一系列条件的优化,最终选择以600 nmol/L poly(AT-TA)双链DNA为螯合配位保护剂,2 mmol/L抗坏血酸钠为还原剂,在3-(N-吗啡啉)丙磺酸(MOPS)溶液体系中合成荧光铜纳米颗粒,在便携式紫外手电筒的辅助下,肉眼(佩戴防紫外护目镜)即可观察到铜纳米颗粒橙红色的荧光。在半定量检测中,根据待测样中铜离子浓度的大小,其荧光亮度不同,以不同浓度标准溶液铜离子合成的荧光比色标准系列进行比色,即可实现环境中铜污染水体的现场、肉眼、半定量、快速(<10 min)检测。本方法的肉眼检测最低值为1.5 mg/L(24μmol/L),符合《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的三级排放标准值。该方法可为在环境水体铜污染应急事件中的快速现场检测提供一种参考方法。     

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。     

在多孔有机聚合物中构筑广谱性重金属离子吸附活性位

以三维刚性结构的三蝶烯为单体, 通过简单的Friedel-Crafts烷基化反应制备得到高比表面积的三蝶烯基多孔有机聚合物(TPOP), 在TPOP中接枝乙二胺和氯乙酸钠, 构建了广谱重金属离子吸附剂(TPOP-CH₂EDTA). 获得的TPOP-CH₂EDTA具有微孔/介孔结构, 其微孔尺寸为1.6 nm, BET比表面积为634 m²/g, 利于重金属离子传递和配位作用的强化. TPOP-CH₂EDTA对重金属离子具有吸附广谱性, 其对Ag(Ⅰ), Cu(Ⅱ), Ni(Ⅱ), Zn(Ⅱ), Co(Ⅱ), Sn(Ⅳ), Pb(Ⅱ), Cd(Ⅱ), Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)等10种重金属离子的去除率均高于98%. 以Pb(Ⅱ)为典型的重金属污染物, 通过Langmuir模型计算得到Pb(Ⅱ)的最大吸附容量高达184.5 mg/g; 具有拟二级吸附动力学特征, 吸附速率快, 动力学常数k₂为0.0173 g·mg^?1·min^?1; 经过5次循环使用后, Pb(Ⅱ)的去除效率仍高达95.8%. TPOP-CH₂EDTA对混合溶液中Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的去除率均高于99%, 且对含有大量无机盐[如Ca(Ⅱ), Mg(Ⅱ), K(Ⅰ)和Na(Ⅰ)离子]和有机化合物的复杂真实水体系, Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的去除效率仍高于90%. 因此, 通过调控多孔有机聚合物微观结构(如比表面积、 孔径和吸附位点密度)而构筑的广谱性重金属吸附材料, 为协同去除复杂水系统中混合重金属离子提供了方案.     

一种具有荧光性质的阳离子Ga⁃MOF用于Fe3+和硝基化合物识别

通过溶剂热法合成了一种新型阳离子镓金属-有机框架Ga-MOF, 其化学式为[Ga₃O(H₂O)₃(TCA)₂]·NO₃·6DMF·2H₂O(JOU-27, H₃TCA=4,4′,4″-三苯胺三羧酸). 结构分析表明, JOU-27是基于氧心三核镓簇的三维微孔结构. 由于荧光配体H₃TCA的引入, JOU-27具有强的荧光发射强度, 因此可用于检测Fe³⁺离子和硝基芳香族化合物. 结果表明, 其对Fe³⁺的检出限低至2.22×10^-6 mol/L(Stern-Volmer常数K_SV=52823 L/mol); 当硝基苯(NB)浓度仅为3.27×10^-3 mol/L时, 荧光猝灭效率可达91%. 进一步的研究表明, JOU-27的猝灭性能可能与荧光共振能量转移(FRET)效应、 激发光吸收竞争以及骨架激发态与硝基芳烃化合物之间的电子转移有关.     

核桃青皮制备高含氧量多孔炭及其对Ni2+的吸附性能

以核桃青皮为原料, 先用水热法制备其炭前驱体, 然后以不同的温度活化得到生物质炭(HBC_x). 采用扫描电子显微镜(SEM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 氮气吸附-脱附仪(BET)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对HBC_x进行了表征, 并考察其对废水中高浓度和低浓度Ni²⁺的吸附性能. SEM和BET表征结果表明, 大量的大孔(约2 μm)均匀地分布在HBC_x上, 其具有分级多孔结构, 当活化温度为800 ℃, 所得HBC₈₀₀的比表面积为 94 m²/g, 平均孔径为4.07 nm; 炭材料表面含氧和含氮官能团丰富, 氧含量(摩尔分数)高达21.24%, 可与Ni²⁺发生离子交换或共沉淀, 这些基团有利于吸附过程的进行. 所制备的多孔炭对废液中低浓度的Ni²⁺去除率接近100%, 表现出优异的吸附性能. Langmuir等温模型能很好地描述了HBC_x对Ni²⁺的吸附过程, 为单分子层吸附, HBC₈₀₀对Ni²⁺的最大理论吸附量高达127.39 mg/g. 拟二级吸附动力学模型可以更好地反映吸附过程, 吸附速率主要由化学吸附所控制. 固定床动态吸附结果表明该材料有优异的工业应用前景.     

碳掺杂六方氮化硼/二硫化钼吸附还原六价铬和助催化降解有机污染物

针对二硫化钼(MoS₂)因易团聚导致去除六价铬[Cr(Ⅵ)]容量低的问题, 利用六方氮化硼(BN)良好的吸附性和化学稳定性, 以多巴胺作为BN改性剂, 通过煅烧法和水热法制得碳掺杂六方氮化硼(c-BN)负载MoS₂纳米复合材料(c-BN@MoS₂). 研究了室温条件下c-BN@MoS₂对Cr(Ⅵ)的吸附还原和助催化降解有机污染物的性能. 实验结果表明, c-BN@MoS₂在40 min内对50 mg/L的Cr(Ⅵ)吸附还原去除率高达95%以上, 且以将 Cr(Ⅵ)还原至Cr(Ⅲ)为主, 在pH值为2、 温度为25 ℃条件下去除Cr(Ⅵ)最大容量可达401 mg/g, 显著高于 MoS₂(98 mg/g). 分析显示, c-BN不仅提高了MoS₂的平均孔径, 还可促进MoS₂生成金属特性的1T相, 有利于吸附Cr(Ⅵ)和加快氧化还原过程中的电子转移. 在Fe²⁺/PMS(过一硫酸氢盐)催化体系加入c-BN@MoS₂, 该体系对磺胺甲恶唑的降解性能明显增强, 其反应速率常数提高3倍, 这主要归因于c-BN@MoS₂明显加快了Fe³⁺到Fe²⁺的转变, 导致更多?OH产生, 达到增强降解污染物的目标.     

磁性碳纳米管表面新型镉离子印迹聚合物制备及其对大米中的镉离子富集

以苯胺修饰的磁性碳纳米管为基质,Cd²⁺为模板,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,在碳纳米管表面制备出一种新型磁性Cd²⁺印迹聚合物(MWNTs/MIIPs)。 采用扫描电子显微镜和红外光谱等技术手段对其形态和化学结构等进行详细表征。 吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺离子具有良好的吸附能力,最大吸附量为16.96 mg/g;选择吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺/Cu²⁺、Cd²⁺/Ni²⁺、Cd²⁺/Pb²⁺和Cd²⁺/Cr³⁺的相对选择因子分别是2.03、2.35、2.16和2.13。 结合原子吸收光谱分析技术,该材料MWNTs/MIIPs可用于大米中的Cd²⁺快速分离富集检测。