羧基化核壳磁性纳米Fe3O4吸附剂的制备及对Cu2+吸附性能

在以共沉淀法制备的磁性纳米Fe3O4粒子(Magnetic nanoparticles, MNP)表面进行了化学修饰, 制备了一种新型富含羧基功能团的核壳磁性纳米吸附剂(Carboxylic functionalized Fe3O4 magnetic nanoparticles, CMNP). 利用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 X射线能量色散谱(EDS)、 振动样品磁强计(VSM)、 傅里叶变换红外光谱(FIIR)和热重分析仪(TGA)对CMNP的形貌、 结构、 化学组成和磁性能进行了表征, 并考察了吸附剂对Cu2+的吸附性能, 研究了溶液pH值、 吸附时间和Cu2+初始浓度对吸附性能的影响. 结果表明, 羧基化核壳磁性纳米Fe3O4颗粒的平均粒径为15 nm, 具有良好的超顺磁性, 饱和磁化强度为41.84 A·m2/kg, 在10 min中内可达到吸附平衡, 在pH=7.0时吸附量最高, 吸附等温数据符合Langmuir模型, 饱和吸附量qm= 43.48 mg/g.     

Cu(Ⅱ)印迹壳聚糖交联多孔微球去除水溶液中金属离子

研究了以Cu2+为模板的壳聚糖交联多孔微球(Cu-CSCPM)对溶液中Cu2+的吸附性能,为该材料应用于去除废水、果蔬汁等有毒重金属铜离子提供理论基础。首先制备了Cu2+印迹壳聚糖交联多孔微球,并表征了微球的一些物理化学性质;其次采用静态吸附法研究了该微球对Cu2+的吸附行为。结果发现,制得的微球表面多孔,含有活性-NH2,其含水量为69.59%,树脂骨架密度为1.22g/cm3,孔度值为73.68%,交联度为82.42%。初始浓度为60mmol/L、吸附温度40℃、pH=4.0时,Cu-CSCPM对Cu2+的饱和吸附容量为1.89mmol/g。Cu-CSCPM再生5次对Cu2+仍然具有较高吸附容量。     

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。     

Fe3O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂的制备及其对Pb2+吸附性能

用乙二醇为溶剂,三氯化铁和尿素为起始反应试剂,柠檬酸为粒子表面修饰剂,通过一步溶剂热法制备Fe3 O4纳米粒子,然后以一定浓度配比的Na2 SO4与NaOH混合液为沉淀剂,通过沉淀聚合法制备Fe3 O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂。利用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TEM)和物理特性测试仪(PPMS)表征样品的结构、形貌和磁性能,并使用原子吸收分光光度计(AAS)评价吸附剂对Pb2+的吸附去除性能。结果表明,Fe3O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂是由磁性Fe3O4纳米球形粒子和鱼卵状壳聚糖纳米粒子聚集体复合而成,该吸附剂对Pb2+有很好的吸附去除性能,它对Pb2+的等温吸附线符合Langmuir模型,在温度298k和pH值5时,吸附剂对Pb2+的饱和吸附量为105.5mg/g。     

磁性Fe3O4@SiO2@CS镉离子印迹聚合物的制备及吸附性能

以SiO2包覆的纳米Fe3O4为载体, 壳聚糖(Chitosan, CS)为功能配体, γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为交联剂, 制备了磁性Fe3O4@SiO2@CS镉离子印迹聚合物(Magnetic ion-imprinted polymer, M-IIP). 采用扫描电镜和红外光谱对该磁性印迹聚合物进行了表征. 结果表明, 壳聚糖在环氧基硅烷交联作用下, 实现了印迹壳层在磁性Fe3O4表面的接枝, 该印迹材料是边长为60~120 nm的立方体. 吸附性能实验表明, M-IIP对Cd(Ⅱ)的吸附符合一级动力学吸附模型; M-IIP对Cd(Ⅱ)/Cu(Ⅱ), Cd(Ⅱ)/Zn(Ⅱ), Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)/Hg(Ⅱ)的相对选择系数分别为2.92, 3.43, 8.97和9.20. 原子吸收光谱检测结果表明, 该磁性Fe3O4@SiO2@CS离子印迹聚合物可用于水溶液中Cd(Ⅱ)的分离, Cd(Ⅱ)回收率在98%以上.     

多巴胺用量对Fe3O4@PDA@PAMAM磁性纳米吸附材料的微观结构及吸附性能的影响

以自制的Fe3O4磁性纳米材料为核,多巴胺(DA)为表面修饰剂,成功地将2.0 G聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子接枝在Fe3O4磁核表面,制备出了一系列不同DA含量的Fe3O4@PDA@PAMAM磁性纳米吸附材料。采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)、振动样品磁强计(VSM)、透射电子显微镜(TEM)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等分析测试手段对材料组成、微观结构、磁性能和对重金属Cd(Ⅱ)离子的吸附性能进行了测试和表征。研究了修饰剂DA用量对Fe3O4@PDA@PAMAM磁性纳米吸附材料的相组成、微观结构、磁性能和吸附性能的影响。实验结果表明,Fe3O4@PDA@PAMAM磁性纳米吸附材料均呈典型的核-壳结构,材料晶型均呈现尖晶石结构,且壳层厚度随DA用量增加而增厚;材料的饱和磁化强度(Ms)均比Fe3O4的小,且随着DA用量的增加而降低,并且材料的矫顽力(Hc)和剩余磁化强度(Mr)均较低,其磁响应特性适合于做为可回收磁性纳米吸附材料。材料对Cd(Ⅱ)离子的平衡吸附容量随着DA用量的增加呈先增加后减小趋势。当Fe3O4和DA的质量比为8∶4时,吸附剂对Cd(Ⅱ)离子的吸附容量达到最大值165.13 mg·g^-1。     

磁性氧化石墨烯/MIL-101(Cr)表面金属离子印迹聚合物制备及其对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)选择性吸附

本文以磁性氧化石墨烯/MIL-101(Cr)复合材料为载体,以Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)模板,多巴胺(DA)为功能单体,采用表面印迹技术成功制备一种对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)具有高选择吸附性能的磁性离子印迹聚合物。 采用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和振动样品磁强计等技术对该磁性离子印迹聚合物的形貌、粒径大小和磁性能进行表征。 详细探讨了该磁性离子印迹聚合物对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附动力学、等温吸附性能及吸附选择性,结果表明该磁性离子印迹聚合物对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)最大吸附量分别为144.92和322.58 mg/g。 优化了磁固相萃取条件,该磁性离子印迹聚合物成功用于水样中微量Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的分离和检测,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的回收率分别为81.99%~89.91%和81.24%~95.15%。     

表面印迹制备牛血红蛋白分子印迹聚苯乙烯磁性纳米球

本工作将磁性纳米材料与分子印迹技术结合,以牛血红蛋白为模板分子,3-氨基苯硼酸为功能单体和交联剂,Fe3O4磁性纳米粒子为核,采用表面分子印迹技术,制备具有多层核。壳结构的蛋白质分子印迹聚苯乙烯磁性纳米球．用扫描透射电镜、X射线衍射仪、热重分析仪、磁强振动计研究了制备的蛋白质分子印迹磁性纳米球的表面形貌、粒径大小、多层结构和磁性能．吸附结合实验表明,表面为聚3-氨基苯硼酸分子印迹膜的磁性纳米球对模板蛋白牛血红蛋白具有动力学吸附速度快,特异性吸附选择性高的优点,同时具有在外加磁场下快速分离的特性,可应用于蛋白质分子的选择性分离和富集目标蛋白．     

Yb~(3+)-MCM-41表面印迹聚合物的制备及其吸附性能研究

采用新型表面离子印迹技术,将功能单体壳聚糖接枝在MCM-41颗粒表面上。以Yb~(3+)为模板,在MCM-41微粒表面进行离子印迹,制备了以MCM-41为载体的Yb~(3+)印迹聚合物IIP-CMC/MCM-41,考察了吸附剂的选择性和吸附性能。研究了吸附剂对Yb~(3+)的结合性能、识别性能及识别结合机理,探讨了主要影响因素对离子印迹材料的吸附性能影响规律。结果表明,印迹聚合物IIP-CMC/MCM-41在pH=5、65℃的条件下,吸附20min后吸附量即达到220.16mg/g,且具有良好的稳定性。     

壳聚糖包覆磁性纳米粒子的制备和表征以及蛋白质吸附特性

制备了一种壳聚糖包覆的磁性纳米粒子,并对其进行了表征和蛋白吸附特性研究.首先通过共沉淀法制备了表面羧基功能化的磁性纳米粒子(MNP-COOH),然后通过静电相互作用将壳聚糖自组装在MNPCOOH粒子表面,在甲醛保护氨基的情况下,利用环氧氯丙烷交联粒子表面壳聚糖上的羟基,交联完成后脱去氨基保护剂,制得表面富含氨基的壳聚糖包覆磁性纳米粒子(MNP-CS).分别使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)、震动样品磁强计(VSM)和zeta电位仪等对制得的MNP-CS进行表征.结果表明,壳聚糖成功地被包裹在磁性纳米颗粒表面.颗粒可完全分散于pH=1~14的水溶液中,形成均匀溶胶,Fe3O4磁核能抵抗0.1 mol/L的HCl溶液腐蚀.MNP-CS颗粒直径为10~20 nm,饱和磁化值为50.05 emu/g,剩磁和矫顽力近似为零,具有明显的超顺磁性.制得的磁性纳米粒子吸附BSA时呈明显的S型等温吸附特性,单层吸附量约为300 mg/g.     

具有高选择性吸附的表面分子印迹磁性纤维素微球的制备与性能

以纤维素和纳米Fe₃O₄为原料制得磁性纤维素微球, 在纤维素微球表面选择合适的模板分子, 以甲基丙烯酸、 丙烯酰胺和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为功能单体, 采用水溶液聚合法制得表面分子印迹磁性纤维素微球. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等表征了分子印迹聚合物微球的结构. 以罗丹明B(RhB)为模板分子, 通过吸附动力学与吸附热力学实验研究了表面分子印迹磁性纤维素微球对RhB的吸附性能, 结果表明, 制备的表面分子印迹磁性纤维素微球对罗丹明B具有特异性识别作用, 饱和吸附量达到0.542 mg/mg, 吸附平衡时间为10 h左右. 表面分子印迹磁性纤维素微球大大降低了对吸附环境的依赖, 并可重复利用.     

铅离子印迹聚合物的制备、表征及其在水溶液中的吸附行为研究

以Pb2+为模板,壳聚糖为单体,硅胶为载体,γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为偶联剂,利用表面分子印迹技术和溶胶-凝胶法制备了Pb2+ 印迹聚合物.采用傅立叶变换红外光谱法(FT-IR)、紫外光谱法、扫描电镜对Pb2+ 印迹和非印迹聚合物的表面形貌和结构进行表征;并用电感耦合等离子体原子发射光谱法考察了吸附酸度、吸附剂用量、静置时间等对聚合物吸附性能的影响;研究了印迹聚合物在混合溶液中对Pb2+ 的选择性,比较了印迹和非印迹聚合物的吸附容量;并提出了印迹聚合物的印迹吸附机理.在最佳吸附酸度pH=4.5时,0.3 g 吸附剂吸附5 h达到平衡,Pb2+印迹聚合物对模板离子具有较高的选择性,其饱和吸附容量是非印迹聚合物的2倍.     

磁性壳聚糖去除水中腐殖酸的研究

采用高温水热法合成了磁性壳聚糖,并研究了其对水中腐殖酸(HA)的吸附、脱附行为。表征结果表明,磁性壳聚糖粒径大小为200～300nm,氨基含量1.29mmol·g-1,BET比表面积36.00m2·g-1,饱和磁化强度为38.78emu·g-1,易于磁性分离。HA在磁性壳聚糖上的吸附等温线可用Freundlich方程模拟,吸附动力学符合拟二级动力学方程。HA的吸附量随溶液pH值的升高而降低,随不同阳离子浓度增加而增加,不同类型的阳离子对HA吸附效果影响的大小顺序为:Ca2+Mg2+Na+K+。经5个脱附再生循环,磁性壳聚糖仍能保持79.8%的吸附量,表明该吸附剂再生性好,可循环使用。     

羧甲基化壳聚糖- Fe3O4纳米粒子的制备及对Zn2+的吸附行为

以共沉淀法制备纳米Fe3O4, 通过在颗粒表面接枝羧甲基化壳聚糖(CMC), 制备一种新型磁性纳米吸附剂, 用透射电镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)等对其进行了表征, 并考察了吸附剂对Zn2+的吸附性能. 结果表明, 制备的磁性纳米吸附剂平均粒径18 nm, 粒子中CMC的含量约5%. 该吸附剂对Zn2+吸附速率很快, 在2 min内基本达到平衡, 能有效去除Zn2+. 等温吸附数据符合Langmuir模型, 饱和吸附容量为20.4 mg•g−1, 吸附常数为0.0314 L•mg−1. 热力学计算表明吸附为放热过程, 焓变为−5.68 kJ•mol−1.     

CTS/纳米SiO_2吸附剂对低浓度稀土离子的富集与回收

通过CTS/纳米Si O2吸附剂对低浓度稀土离子的吸附实验,研究了吸附剂的吸附-解吸性能。在吸附温度为25℃,p H=5,Gd3+、La3+和Y3+初始浓度分别为45mg/L、37.5mg/L和27.5mg/L,吸附剂加入量为40mg等条件下,CTS/纳米Si O2吸附剂对稀土离子Gd3+、La3+和Y3+的饱和吸附量分别为22.3mg/g、17.8mg/g和12.9mg/g。采用Langmuir模型对吸附平衡实验数据进行了线性模拟,并测定了吸附等温线。研究表明,CTS/纳米Si O2吸附剂对稀土离子有很强的吸附效果,吸附率高达98%,可用盐酸解吸回收稀土离子,并且吸附剂可再生利用。     

体离子印迹材料的制备方法

离子印迹材料经过四十余年的发展,制备技术趋于成熟和多样化。根据离子印迹材料的主要特征,可将其大致分为三类：体印迹材料、表面印迹材料和磁性印迹材料。体印迹材料的识别位点分布于整个离子印迹材料中;表面印迹材料识别位点仅分布于离子印迹材料的表面;磁性印迹材料的识别位点既可分布于整个离子印迹材料中,亦可分布于表面,因其具有磁性容易分离而单独归为一类。本文综述了普通体离子印迹材料的制备方法,包括连锁聚合机理的本体聚合法、溶液聚合法、沉淀聚合法、分散聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法,及酚醛/胺醛缩合法、溶胶-凝胶法、自由基聚合和溶胶-凝胶结合法、以壳聚糖为配体和骨架的壳聚糖法等。此外,还总结了纳米级和热敏性体离子印迹材料的制备方法。最后,展望了体离子印记材料的应用和研发前景。     

粉煤灰磁性吸附剂的制备及磷吸附机理

通过化学沉淀法制备了CMS@La_2O_3磁性磷吸附剂。结构及磁性表征显示,氧化镧较均匀的包覆在粉煤灰磁珠表面;样品的比磁化强度达20.35 emu·g~(-1),可实现高效磁分离。利用钼酸铵分光光度法对所得磁性吸附剂的磷吸附性能进行了试验研究。研究表明,其最高磷比饱和吸附量可达19.50 mg·g~(-1),吸附时间、pH值、共存阴离子等因素对磷吸附效果均具有显著影响。吸附动力学拟合表明,CMS@La_2O_3对含磷离子的吸附符合准二级动力学方程,以化学吸附为主,磁性吸附剂对含磷离子的吸附反应过程可由La_2O_3表面羟基化-离子交换模型解释。吸附磷后的CMS@La_2O_3吸附剂经处理后可多次循环使用。     

球形Ni2+模板交联壳聚糖吸附剂的多胺化及其对Ni2+的吸附性能

多胺化合成球形Ni2 模板交联壳聚糖吸附剂,该吸附剂对重金属镍离子具有更好的吸附能力.试验结果表明,通过模板化、胺化使吸附容量由1.072mmol/g提高到2.746mmol/g.通过不同吸附剂的红外光谱分析、含水率和Ni2 吸附容量的比较,验证了技术路线的正确性.研究了吸附剂对Ni2 的吸附性能,其对Ni2 的吸附具有较好的动力学性能.     

氨基化修饰介孔Fe3O4@SiO2@mSiO2磁性核壳复合微球的可控制备及吸附性能

以水热法制备的高磁饱和强度Fe_3O_4纳米颗粒为核,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用改进的St觟ber法,制备介孔SiO_2包覆Fe_3O_4磁性核壳复合微球。利用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附、FTIR和VSM对制备样品的物相结构、形貌和磁性能进行了测试表征。研究结果表明,制备的复合材料呈球形,粒径分布均一,材料的比表面积和磁饱和强度分别为413 m2·g-1和68.93emu·g-1。研究了TEOS的添加量对复合微球形貌的影响,随着TEOS添加量的增加,SiO_2壳层增厚,复合粒子形貌均匀,饱和磁化强度有所下降,仍具有良好的超顺磁性。在此基础上,通过接枝法在复合微球的表面接枝-NH2,制备了一种新型磁性纳米吸附剂(Fe_3O_4@SiO_2@m SiO_2-NH2),进而研究了其对水中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附性能。通过动力学拟合,Fe_3O_4@SiO_2@m SiO_2-NH2对Cr(Ⅵ)的吸附过程是准二级动力学模型占主导地位,探究了该材料对Cr(Ⅵ)的吸附过程和吸附机理。结果表明,其吸附机理及吸附容量与Cr(Ⅵ)的离子形态及-NH2有关,并通过吸附剂与吸附质之间的电子共用或静电吸附实现。     

13X分子筛去除水中重金属离子的研究

以人工合成的13X型分子筛为吸附剂,研究了水中Pb2 、Cd2 和Cu2 在分子筛上的吸附行为,讨论了Pb2 、Cd2 和Cu2 共存条件下的竞争吸附,并考察了水中存在的Na 、Mg2 、Ca2 等离子对分子筛吸附去除重金属的影响.实验结果表明,13X分子筛对Pb2 、Cd2 和Cu2 3种离子的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量分别为2.47mmol/L、2.0mmol/L和1.78mmol/L.在竞争吸附条件下,13X分子筛对3种重金属离子的选择性依次为pb2 ＞Cd2 ＞Cu2 .水中存在的Na 、Mg2 、Ca2 等对分子筛吸附重金属效率有一定的影响,其中Ca2 对Cu2 在分子筛上的去除影响最为显著.