一种高岭土基多孔硅材料的制备及其对Ca2+和Mg2+的吸附

成功合成了一种高岭土基新型多孔硅材料（ASM）并以FTIR,XRD,FE-SEM和N₂吸附-脱附进行了系统的表征。ASM的制备过程涉及两步：SiO₃^2-提取和ASM的制备。SiO₃^2-提取的最优条件为煅烧温度为960℃,NaOH浓度为20%,反应温度为90℃,反应时间为90 min,在此条件下SiO₃^2-提取率为60.45%（w/w）。以此提取液为原材料,调整提取液中SiO₃^2-的浓度为12 g·L^-1,反应温度为90℃,反应时间为60 min,然后再搅拌2 h可制得ASM。以此ASM对Ca²⁺和Mg²⁺进行吸附研究,脱除率分别可达94.99%和62.32%。     

一种高岭土基多孔硅材料的制备及其对Ca2+和Mg2+的吸附

成功合成了一种高岭土基新型多孔硅材料（ASM）并以FTIR,XRD,FE-SEM和N₂吸附-脱附进行了系统的表征。ASM的制备过程涉及两步：SiO₃^2-提取和ASM的制备。SiO₃^2-提取的最优条件为煅烧温度为960℃,NaOH浓度为20%,反应温度为90℃,反应时间为90 min,在此条件下SiO₃^2-提取率为60.45%（w/w）。以此提取液为原材料,调整提取液中SiO₃^2-的浓度为12 g·L^-1,反应温度为90℃,反应时间为60 min,然后再搅拌2 h可制得ASM。以此ASM对Ca²⁺和Mg²⁺进行吸附研究,脱除率分别可达94.99%和62.32%。     

改性果胶-Fe_3O_4磁性微球的制备及对Cu~(2+)吸附性能研究

采用氯化钙、环氧氯丙烷交联改性,制备了改性果胶磁性微粒,分别用红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射对样品进行了表征并对实验条件进行了探究。实验结果表明:环氧氯丙烷改性果胶-Fe_3O_4微球吸附剂对Cu~(2+)有较好的吸附。该吸附符合准二级动力学方程,主要为化学吸附。当Cu~(2+)的初始浓度160 mg·L~(-1),吸附剂添加量为20 mg,反应时间为90 min,反应温度为60℃时的单位吸附量为74.89 mg·g~(-1)。研究还表明EDTA对磁性微球的洗脱效果最佳。环氧氯丙烷改性果胶-Fe_3O_4微球吸附剂对香螺、海螺和黄蚬子三种贝类的酶解液中Cu~(2+)进行脱除实验,去除率分别为85.1%,82.4%和83.5%,效果良好。     

粉煤灰制备高纯度NaX型沸石及去除废水中Pb~(2+)的研究

采用经碱熔融-离心提取处理的粉煤灰为原料,经水热反应法两步合成高纯度NaX型沸石。研究了溶液pH值、NaX型沸石的用量及初始摩尔浓度对模拟废水中Pb~(2+)去除效果的影响。结果表明,在25℃,pH值为5.5,NaX型沸石的投加量为1kg/m~3,吸附时间为30min时,对初始摩尔浓度为0.1~1mol/m~3的Pb~(2+)去除率均达到了99%以上。粉煤灰基NaX型沸石对Pb~(2+)的吸附符合Langmuir吸附等温方程和准二级反应动力学过程。     

碳羟基磷灰石的合成对水中Cd~(2+)的去除特性研究

本文以鸡蛋壳为原料,采用凝胶-溶胶法合成碳羟基磷灰石(CHAP)并以羟基磷灰石(HAP)为对照,探讨了CHAP对水中镉(Cd~(2+))的吸附去除特性。结果表明:(1)鸡蛋壳和磷盐在75℃下反应成功合成CHAP,通过FTIR分析,合成CHAP结构具有HAP的结构特征,且掺杂了CO_3~(2-)(2)CHAP对Cd~(2+)的吸附符合Langmuir和Freundlich等温式,饱和吸附量为44.44 mg·g~(-1),高于HAP对Cd~(2+)的饱和吸附量(29.93 mg·g~(-1))48%。(3)CHAP对Cd~(2+)的吸附符合准二阶动力学方程,在60 min时吸附量达到最大值并趋于平衡。(4)当反应p H为6,温度为35℃,吸附剂用量为1.5 g·L~(-1)时,CHAP对Cd~(2+)的去除效率最佳。综上,凝胶-溶胶法合成的CHAP对水体Cd~(2+)去除效果好,成本低,可作为去除水中Cd~(2+)的低成本吸附剂,既节约资源又保护环境。     

TP207树脂吸附La~(3+), Ca~(2+)及La~(3+)/Ca~(2+)分离系数测定研究

通过静态吸附和解吸试验系统研究了氯化体系中TP207树脂吸附La~(3+)和Ca~(2+)的规律,考察了吸附时间、吸附温度、吸附浓度和pH值对树脂吸附容量的影响,以及HCl浓度对负载树脂解吸率的影响,并得出了优化条件下的La~(3+)/Ca~(2+)分离系数。结果表明:在吸附时间5 h,吸附温度25℃和pH值为4.10的条件下, TP207树脂对La~(3+)和Ca~(2+)吸附容量分别为1.25和0.23 mmol·g~(-1)。在此条件下, La~(3+)/Ca~(2+)分离系数超过13,树脂循环利用20次后吸附容量下降10%,为工业生产中提La~(3+)除Ca~(2+)工艺提供了新的技术支持。     

MSCB吸附剂去除水体中Ni~(2+)、Cu~(2+)、Cr(Ⅵ)的机制研究

以NaOH和二硫化碳对甘蔗渣进行了改性,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对改性蔗髓纤维(MSCB)进行表征并研究了MSCB去除水中Cr(Ⅵ)、Ni~(2+)、Cu~(2+)的性能。结果表明,MSCB吸附重金属离子的平衡时间为30~60 min,处理含Cr(Ⅵ)浓度在10~40 mg/L范围内的废水去除率达97%以上,比改性前蔗髓纤维(SCB)对Cr(Ⅵ)的吸附率(23.7%)提高了74.35%。对含Ni~(2+)浓度30~60 mg/L的废水去除率达98%以上,吸附容量达59.12 mg/g、对Cu~(2+)浓度在20~55 mg/L废水的去除率在90%以上,吸附容量达49.9 mg/g。对电镀废水中Cr(Ⅵ)处理率达96.69%,吸附量8.16mg/g,出水浓度0.93 mg/L;Ni~(2+)去除率达99.13%,吸附量51.89 mg/g,出水浓度1.06 mg/L,水质澄清。     

精氨酸接枝壳聚糖的工艺优化及其对Cu~(2+)、Ni~(2+)的吸附特性

为了提高壳聚糖对重金属离子的吸附性,以壳聚糖(CS)为基体,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)为缩合剂,N-羟基-丁二酰亚胺(NHS)为偶联剂,将L-精氨酸接枝到CS大分子上,制备出L-精氨酸接枝壳聚糖CS-L-Arginine(CA),并通过3因子3水平正交实验筛选出最优工艺。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)表征了产物的结构组成和表观状态。采用坂口反应测定了产物的接枝率(GR)。结果表明,当反应物的摩尔比为n CS:n Arg:n EDC=1:1:1,n EDC:n NHS=1:1,反应时间为12h,体系p H=5.5时,接枝率(GR)可达17.05%。吸附试验结果显示,在p H=6、温度25℃条件下,CA(GR=17.05%)对浓度25g/L的Cu~(2+)、Ni~(2+)的去除率分别达到75.36%和68.42%,吸附符合准二级动力学模型,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,也基本符合Freundlich等温吸附模型。     

RhB/Chitosan/SiO_2荧光纳米粒子的制备及Cu~(2+)检测应用

采用反相微乳液法合成了Chitosan/SiO_2纳米粒子,通过振荡组装将荧光染料罗丹明B(RhB)固定于该纳米粒子上,制备成RhB/Chitosan/SiO_2纳米粒子。基于Cu~(2+)对Rh B/Chitosan/SiO_2纳米粒子的荧光猝灭作用建立了定量测定Cu~(2+)的荧光分析方法,探讨了测定机理,优化了实验条件。在优化条件下,Cu~(2+)浓度与体系荧光猝灭值在2. 4×10~(-7)～2. 5×10~(-5)mol/L范围内呈线性关系,线性方程ΔF=2. 98×10~7c+612. 11(r=0. 997),检出限为0. 22μmol/L (3s/k),方法用于延河水中Cu~(2+)的测定,加标回收率为98. 7%～103. 3%。     

新型MCM-41/酰腙螯合吸附剂对Ni~(2+)的吸附性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用水热晶化合成法制备MCM-41分子筛,然后采用物理浸渍法对其进行酰腙修饰,得到2-羰基丙酸-4-硝基苯甲酰腙/MCM-41复合材料(简称吸附剂1)和2-羰基丙酸-4-甲氧基苯甲酰腙/MCM-41复合材料(简称吸附剂2)。以MCM-41分子筛为参照,研究了吸附剂1和吸附剂2对Ni~(2+)的吸附性能,测试了硫酸镍、乙酸镍与丁二酮肟作用的最佳显色时间,考察了吸附时间、Ni~(2+)初始浓度、吸附剂用量、温度等因素对吸附剂1和吸附剂2吸附Ni~(2+)性能的影响,最后用正交试验确定出吸附剂1和吸附剂2对Ni~(2+)的最佳吸附条件为:吸附60min,吸附剂0.3g,Ni~(2+)初始浓度70mg/L,温度40℃,吸附量分别为68.72mg/g和65.17mg/g     

磁性交联壳聚糖微球对Cu2+的吸附性能研究

以Fe_3O_4为磁核,环氧氯丙烷为交联剂,制备磁性交联壳聚糖微球(MCB)。采用FTIR、XRD及SEM对MCB进行表征分析,结果表明壳聚糖发生了交联反应,且Fe_3O_4被壳聚糖包埋。通过正交试验L_9(3~4),得到MCB的最优制备工艺条件为:环氧氯丙烷用量为3.0 mL,反应温度为45℃,反应时间为3.0 h,MCB对Cu~(2+)的吸附率可达63.70%。同时在单组分体系中研究了MCB对Cu~(2+)的吸附行为,结果表明:MCB对Cu~(2+)的最佳吸附pH值为5.0,MCB对Cu~(2+)的吸附遵循Langmuir等温吸附模型;动力学研究表明,MCB对Cu~(2+)的吸附过程符合拟二级吸附动力学方程。     

改性香蕉叶对Ca~(2+)的吸附性能研究

以改性香蕉叶作为吸附材料吸附溶液中的Ca~(2+),研究了Na OH浓度和反应时间对香蕉叶改性效果的影响,并研究了吸附时间、温度、吸附剂用量、Ca~(2+)初始质量浓度、溶液p H值对改性香蕉叶吸附性能的影响,包括吸附平衡和吸附动力学过程。结果发现,改性香蕉叶吸附剂的最佳制备方案为:Na OH浓度为0.2mol/L,反应时间为1h;改性香蕉叶吸附剂对Ca~(2+)的吸附平衡较好地符合Langmuir吸附等温式,其吸附动力学符合准二级动力学模型,由此确定其吸附类型为化学吸附;通过红外光谱分析和扫描电镜显示,改性的过程可除去香蕉叶纤维表面的果胶、半纤维素、木质素,使Ca~(2+)更容易接触纤维表面而被吸附。     

Ca~(2+)交联聚丙烯酸钠的合成及其对Pb~(2+)的吸附研究

利用溶液聚合法和Ca~(2+)表面交联法制备了Ca~(2+)交联的聚丙烯酸钠(CPAANa)。在25℃条件下,以CPAANa为吸附剂,开展了对Pb~(2+)的吸附研究工作,以FT-IR,SEM和TGA测试手段分析了吸附前后CPAANa样品的变化。吸附研究显示,CPAANa在p H值为2~5.5的范围内具有很好的吸附性能,对初始浓度低于300mg/L的Pb~(2+)废水可以达到99%以上的去除率。CPAANa对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,其等温曲线符合Langmuir吸附模型,由此得到的最大吸附量为650.34mg/g。由D-R模型得出的平均吸附自由能E=26.1k J/mol,表明CPAANa对Pb~(2+)的吸附属于化学吸附。重复利用实验显示,该材料具有较好的重复利用性能。     

N-硫代酰基硫乙酸功能化三乙撑四胺交联PVC树脂的制备及对Hg~(2+)的吸附

以聚氯乙烯为原料依次与四乙烯五胺、CS_2和ClCH_2COONa反应合成了一种新的含N、O、S的N-硫代酰基硫乙酸功能化三乙撑四胺交联聚氯乙烯螯合树脂,树脂结构经红外分析和元素分析表征. 探讨了在不同pH值、Hg~(2+)初始浓度、吸附温度和时间等条件下合成树脂对Hg~(2+)的吸附性能. 结果表明,螯合树脂对Hg~(2+)有较快的吸附速率,pH值约为2.0时,树脂对Hg~(2+)的吸附效果最好,随温度升高吸附量逐渐增大. 温度在35 ℃、Hg~(2+)起始浓度为17.66 mmol/L时,树脂对Hg~(2+)的吸附量可达3.330 mmol/g. 树脂对Hg~(2+)的吸附符合Langmuir和Freundlich等温式. 用0.2 mol/L HNO3-10%硫脲对吸附后的树脂进行洗脱,脱附率达99.20%.     

新型Lewis固体酸Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs制备及催化酯化反应合成生物柴油性能研究

采用高温浸渍法,通过Ce~(3+)、Ti~(4+)和浓硫酸磺化反应对多壁纳米碳管进行了改性处理,制备了Lewis酸型固体酸催化剂Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs,并采用透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、吡啶吸附红外光谱、X射线荧光光谱、X射线衍射光谱和NH_3程序升温脱附等多种测试技术对催化剂的物理化学特性和结构特征进行了表征。以Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs为油酸与甲醇经酯化反应合成生物柴油的催化剂,对其催化性能进行了研究。结果表明,当醇油物质的量比为12∶1,催化剂与反应物质量比为1%,反应温度为65℃,反应5 h,油酸转化率为93.4%。催化剂Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs在重复使用八次后,油酸的转化率仍为80.8%,由此表明其具有较高的催化活性和稳定性。高催化活性和稳定性是因为,纳米碳管的C 1s结合能较一般炭材料低,使得电子在其管状结构中的流动和逃逸非常容易,从而有助于负载于纳米碳管之上的活性组分之间发生强烈的相互作用,最终促使Ce~(3+)和Ti~(4+)分别与SO_4~(2-)形成稳定的配位键,增大催化剂的晶化程度,并使SO_4~(2-)与纳米碳管结合的更加牢固,增强了催化剂的稳定性,减少了催化剂中活性组分的流失。最后,由于SO_4~(2-)与Ce~(3+)的强相互作用,在不增加纳米碳管表面缺陷的情况下,改变了Ti~(4+)-SO_4~(2-)中表面原子的化学状态,使得S~(6+)离子和Ti~(4+)离子的吸电子能力增加,使催化剂以Lewis酸性活性位为主,避免了SO_4~(2-)/MWCNTs因为以Brnsted酸位为主,而在富含水的反应介质中,由于水合反应而降低其催化活性的现象发生。     

改性腐植酸对稀土离子La~(3+),Ce~(3+)吸附性能研究

以腐植酸(HA)为原料,经两步酯化制备了改性腐植酸(HAE)吸附材料,用IR,SEM对HAE进行了表征,并考察了pH值、温度、离子浓度和时间等因素对其吸附行为的影响。实验结果表明:HAE对稀土离子的吸附在30 min左右即可达到平衡,pH值和离子浓度对La~(3+)和Ce~(3+)吸附量有较大影响,但温度对Ce~(3+)吸附量的影响较小。La~(3+)和Ce~(3+)在pH=5.5,T=35℃条件下的饱和吸附容量分别为124.75和583.82mg·g-1,HAE材料对Ce~(3+)的吸附量更大。HAE对La~(3+)和Ce~(3+)吸附过程都适于Freundlich模型,符合拟二级速率方程,重复使用4次,其吸附量变化不大。在模拟稀土废水中,经HAE材料吸附后稀土离子的浓度小于30 mg·L~(-1),达到国家稀土废水排放标准,该材料可用于处理低浓度的稀土废水。     

丝氨酸-BrO_3~--Mn~(2+)-Fe(phen)_3~(2+)-H_2SO_4体系化学振荡反应及催化机理的研究

本文首次报导了丝氨酸-BrO_3~--Mn~(2+)-Fe(phen)_3~(2+)-H_2SO_4体系的化学振荡反应,测定了振荡反应的浓度范围及最佳反应条件;分析了反应产物;研究了反应物浓度、反应温度、Cl~-、自由基抑制剂、CCl_4、丙酮等对振荡反应的影响;讨论了Br~-及Br_2在振荡反应中的作用,并对振荡反应机理作了研究。在此基础上,进一步研究了Br_2在振荡反应中的动力学行为,研究了三种BZ反应中常用作催化剂的金属离子(Ce~(3+)、Mn~(2+)及Fe(phen)_3~(2+))单独存在时的振荡现象。实验发现,当Mn~(2+)存在时,体系可发生三次振荡,而Ce~(3+)或Fe(phen)_3~(2+)存在时,均不能发生振荡。在Mn~(2+)存在时,加入Fe(phen)_3~(2+)可使振荡次数大为增加,此时Fe(phen)_3~(2+)为振荡反应的催化剂。文中对金属离子的催化机理作了系统的研究。     

复合改性膨润土对2,4,6-三氯苯酚和Pb~(2+)的吸附行为研究

本文主要以钠基膨润土为原料,用十六烷基二甲基苄基氯化铵和乙二胺四乙酸二钠盐对膨润土进行复合改性,制得改性膨润土,用XRD对其结构进行表征,研究了改性后的膨润土对2,4,6-三氯苯酚和Pb~(2+)的吸附行为,结果表明,改性后的膨润土对2,4,6-三氯苯酚和Pb~(2+)的吸附性能明显提高,吸附等温线较好地符合Langmuir模型,改性膨润土对2,4,6-三氯苯酚和Pb~(2+)的最大吸附量分别为238.1mg/g和191.20mg/g,吸附动力学符合准二级反应动力学方程,其二级反应速率常数为分别为8.34×10~(-5)g/mgámin和5.62×110~(-5)g/mgámin,改性膨润土对2,4,6-三氯苯酚的吸附为吸热反应,而对Pb~(2+)的吸附为放热反应。     

Yb^(3+)/Er^(3+)双掺杂的NaYF_(4)上转换纳米功能材料的制备与设计优化北大核心CSCD

为合成单分散、形貌尺寸均一、高上转换发光的稀土上转换纳米功能材料,本文以稀土氯化物为反应前驱体,采用溶剂热法合成Yb^(3+)/Er^(3+)双掺杂的NaYF_(4)上转换发光纳米材料,并对稀土元素掺杂比例、反应时间、反应温度、油酸体积分数等影响材料结构、形貌和发光性能的条件进行了优化。结果表明,最佳稀土元素掺杂比例为78%Y^(3+)∶20%Yb^(3+)∶2%Er^(3+),反应时间90 min,反应温度300℃,油酸体积分数15.5%。在最佳条件下,本研究合成的NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料形貌呈六方晶型,直径约为30 nm,与标准卡片匹配良好;在980 nm近红外光激发下,该纳米材料在529 nm、542 nm以及657 nm处均可以观察到Er^(3+)的特征发射峰,且发射出明亮的绿色荧光。本研究为后续制备修饰有不同功能基团的NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料及其应用奠定了基础。     

Cr~(3+)改性NaY分子筛的吸附脱氮性能

对Cr~(3+)离子改性NaY分子筛的实验条件进行了研究,通过XRD、FT-IR、N_2吸附-脱附等方法对改性后的CrY分子筛进行表征,确定最佳改性条件为温度40℃,Cr~(3+)浓度0.5 mol/L,改性两次。FT-IR谱图表明,CrY分子筛波数1 147 cm~(-1)处峰明显消失,且波数1 024 cm~(-1)峰与标准的NaY分子筛相比发生了蓝移现象,可以判定Cr~(3+)交换到分子筛骨架上。考察了吸附时间和温度对CrY分子筛吸附脱除模拟燃料中喹啉的影响。结果表明,吸附温度对吸附影响不大,可在室温下进行。CrY对喹啉的吸附主要为化学吸附,且吸附类型为配位吸附和π络合吸附,最佳吸附时间为30 min,吸附等温线线性回归表明,CrY分子筛对喹啉吸附动力学模型为L型和F型混合吸附。