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。     

离子交换纤维吸附去除As(Ⅲ)

制备了一种新型的离子交换纤维RPFA-I,用于去除水体中亚砷酸根离子的研究.在研究的范围内,Fre-undlich型吸附等温方程能够很好地描述等温吸附平衡数据;吸附动力学数据符合Lagergren二级速度方程;pH=6.22时,吸附量达到最大;用0.1mol/L的NaOH溶液可以实现纤维的再生,再生性能优良.     

一种磷酸根-羧甲基葡甘聚糖锆凝胶球的吸附性能

用氧氯化锆溶液交联羧甲基葡甘聚糖制得新型吸附材料—羧甲基葡甘聚糖锆凝胶球。探究了凝胶球对磷酸根的吸附性能,考察了羧甲基葡甘聚糖浓度、氧氯化锆浓度、吸附时间、pH值、温度和磷酸根浓度对吸附的影响。结果表明:298K时,凝胶球对磷酸根的吸附9h达平衡,当CMKGM和氧氯化锆浓度均为2.0%,磷酸根初始浓度为600mg·L-1,pH为2.5时,吸附量为186.65mg/g。利用Langmuir方程拟合实验数据,发现该方程适合于所研究的吸附体系。该体系为吸热体系,升温有利于吸附。     

磷酸对伯胺萃取分离稀土(Ⅲ)与铁(Ⅲ)的影响及铁(Ⅲ)的萃取机理

本文研究了磷酸对伯胺N₁₉₂₃从硫酸溶液中萃取分离稀土(Ⅲ)与铁(Ⅲ)的影响,指出了磷酸的存在有利于稀土(Ⅲ)与铁(Ⅲ)的分离。考察了不同结构的伯胺和不同性质的溶剂及温度对萃取平衡的影响。通过IR测定和斜率法等研究,提出了N₁₉₂₃从磷酸介质中萃取铁(Ⅲ)的机理。     

Cu~(2 )壳聚糖螯合物及壳聚糖吸附Cu~(2 )机理的XPS研究

壳聚糖能选择性地吸附Ｍｇ2 、Ｎｉ2 、Ａｌ3 、Ａｇ 、Ｐｂ2 等金属离子[1],在环境保护、水处理、贵金属精制和回收等领域有广泛的应用前景[2 ].目前对壳聚糖吸附金属离子尤其是对Ｃｕ2 吸附的研究十分活跃 ,对壳聚糖吸附了Ｃｕ2 后形成的螯合物的研究也有报道[3,4 ].Ｉｎａｋｉ等[5]认为壳聚糖吸附Ｃｕ2 的机理是通过其表面—ＮＨ2 及其邻近的—ＯＨ与Ｃｕ2 进行络合反应从而吸附了Ｃｕ2 .本文用Ｘ射线光电子能谱 (ＸＰＳ)研究了壳聚糖及吸附Ｃｕ2 后形成的Ｃｕ2 壳聚糖螯合物表面的元素组成及其结合能的变化 ,根据结合能的变…     

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.     

磁性壳聚糖复合微球的制备及其Cu~(2+)吸附性能

以球磨后的粉煤灰磁珠(MS)颗粒为磁核,通过溶胶凝胶法和反相微乳液法依次包覆SiO_2和壳聚糖(CS),制备了MS@SiO_2@CS磁性微球。利用扫描电镜及能量色散谱仪、热重分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、振动样品磁强计对所得样品的结构和磁性进行了系统表征。结果表明,磁珠颗粒表面实现了逐层包覆,较均匀的分散于壳聚糖基体中,MS@SiO_2@CS微球的比饱和磁化强度可达7.04 emu·g~(-1)。Cu~(2+)离子吸附实验表明,所得磁性壳聚糖微球对Cu~(2+)具有良好的吸附能力,最大吸附量可达11.08 mg·g~(-1);而且可通过磁选法高效固液分离。吸附动力学研究表明,MS@SiO_2@CS微球对Cu~(2+)离子的吸附符合准二级动力学模型,以化学吸附为主。     

交联壳聚糖对钒(Ⅴ)吸附机理的XPS研究

本文用X射线光电子能谱(XPS)研究了交联壳聚糖对钒(Ⅴ)的吸附机理,在对比交联壳聚糖(CCTS)吸附钒(Ⅴ)前后的XPS谱中,可观察到CCTS的N1s和钒(Ⅴ)的Ⅴ2p3/2峰都有较大的化学位移,说明钒(Ⅴ)与交联壳聚糖的-NH。基团发生了配位反应,交联壳聚糖对钒(Ⅴ)的吸附主要是化学吸附。     

壳聚糖改性磁性碳基吸附剂的制备及其对水中Cr(Ⅲ)-EDTA的吸附机理

利用二茂铁制备磁性碳基材料(Fe_3O_4@C),通过壳聚糖(CS)功能化,制备CS改性Fe_3O_4@C复合吸附材料(Fe_3O_4@C-CS)。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、热重分析(TGA)和X射线光电子能谱(XPS)等对Fe_3O_4@C-CS表征分析,并通过改变浓度、温度、时间、pH和阳离子等条件系统研究对水中已配位的三价铬(Cr(Ⅲ)-EDTA)的吸附性能。结果表明Fe_3O_4@C已经成功被CS功能化,在pH=4.0、反应温度25℃、投加量0.4 g·L~(-1)时,吸附等温线符合Langmuir模型,理论最大吸附量为12.63 mg·g~(-1),吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附行为是自发进行的吸热过程。结合吸附实验结果和XPS表征分析,静电吸附和配位作用是Fe_3O_4@C-CS吸附剂去除水中Cr(Ⅲ)-EDTA的主要机制。4次吸附-脱附循环后,Fe_3O_4@C-CS对水中Cr(Ⅲ)-EDTA仍具有较高的吸附效率。     

X射线光电子光谱法研究壳聚糖吸附镉(Ⅱ)的机理

用X射线光电子光谱法测定了壳聚糖和壳聚糖-Cd^2 络合物表面C、O及N原子的结合能及组成、研究了壳聚糖与镉离子的作用机理,氮原子的化学位移表明氨基是吸附活性基团,由化学分析和XPS得到参与吸附的N/Cd值为1.6,存在物理吸附和化学吸附,在化学吸附中两个N与一个Cd络合。     

壳聚糖衍生物对Zn(Ⅱ)的吸附动力学及机理研究

利用吸附体系研究了Zn(Ⅱ)与壳聚糖衍生物的吸附行为。评价了Zn(Ⅱ)在壳聚糖衍生物上的吸附能力。探讨了壳聚糖衍生物对Zn(Ⅱ)的吸附动力学行为,动力学实验数据与二级动力学模型相吻合,表明化学吸附过程为速率控制步骤。通过红外光谱和X射线光电子能谱,研究了壳聚糖衍生物与Zn2 的配位机理。结果表明,配合物中Zn2 与α-酮戊二酸缩壳聚糖中羧基氧原子和氨基氮原子配位,与羟胺α-酮戊二酸缩壳聚糖配位的配位原子为—NH—中的氮原子、羟肟酸中的氧原子及羰基中的氧原子。     

四乙烯五胺螯合纤维对In(Ⅲ)的吸附选择性和吸附机理研究

研究了四乙烯五胺螯合纤维对In(Ⅲ)的吸附性能,确定了吸附的最佳pH值范围为2.00～6.00,纤维对酸的交换容量约为2.70mmol/g。TEPACF对混合溶液中In(Ⅲ)的吸附选择性研究表明,在pH值为2.50～3.00时,TEPACF对In(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的最佳静态吸附容量分别为0.50mmol/g、0.59mmol/g、0.22mmol/g和0.19mmol/g,能从混合溶液中吸附富集In(Ⅲ),洗脱富集倍数为12。对吸附In(Ⅲ)后的纤维进行了FT-IR、SEM和EDX检测,红外光谱中吸附后出现在1107cm~(-1)和617cm~(-1)处的峰表明N原子与金属离子形成了配位键;SEM图片上可以直观观察到,吸附In(Ⅲ)后纤维表面布满了白色小颗粒,且主要集中在纤维表面,结合EDX检测推测出现的白色颗粒与纤维吸附金属离子形成的螯合物有关,TEPACF吸附In(Ⅲ)后的检测结果均显示出化学吸附特征,并推测吸附过程应为环状螯合物的化学吸附机理。TEPACF的研究为解决铟在富集分离中的难题提供了新思路。     

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。     

催化作用的机理(Ⅲ)

本文将催化剂离子分成在反应过程中改变与不改变氧化态两种类型,对一些催化反应的机理进行了讨论。指出催化作用机理的研究能够帮助我们选择适宜的反应条件和发展新的催化分析法,以及进一步提高灵敏度和选择性的可能性。     

Eu(Ⅲ)在蒙脱石上的吸附及碳酸根和磷酸根对其吸附的影响

锕系核素在处置库围岩和缓冲回填材料中的吸附和迁移参数是处置库安全评价的重要数据模块之一,而Eu(Ⅲ)由于其与三价锕系元素An(Ⅲ)相似的离子半径和化学性质常被用于模拟三价锕系元素的化学行为。本文通过批式吸附实验研究了固液比、接触时间、离子强度、pH、碳酸根及磷酸根等对Eu(Ⅲ)在蒙脱石上吸附的影响,重点关注了吸附机理和表面种态。研究结果表明,低pH时Eu(Ⅲ)在蒙脱石上的吸附方式为外层配位吸附,近中性时为内层配位吸附,高pH时则以表面沉淀的方式被吸附。离子强度的增大对Eu(Ⅲ)在低pH时的吸附产生抑制作用。低pH时碳酸根对Eu(Ⅲ)吸附的影响不明显,但在高pH时其会改变Eu(Ⅲ)的表面吸附种态。尽管磷酸根本身的吸附非常弱,但磷酸根会显著增强Eu(Ⅲ)的吸附。X射线光电子能谱结果和磷酸根吸附实验说明Eu(Ⅲ)在蒙脱石表面上形成了EuPO₄沉淀。本工作研究了蒙脱石/Eu(Ⅲ)二元体系和蒙脱石/Eu(Ⅲ)/阴离子三元体系的吸附行为,并用光谱技术探究了其吸附种态,为理解三价锕系核素在蒙脱石上的吸附行为提供了重要参考。     

壳聚糖水凝胶微球的制备与溶胀性能

采用三聚磷酸钠(TPP)和六偏磷酸钠(SHMP)为复合交联剂,制备了离子交联网络结构的壳聚糖水凝胶微球。分析讨论了交联剂质量配比、pH以及离子强度等对壳聚糖微球溶胀性能的影响。结果表明:使用复合交联剂制备的微球的溶胀度比单独使用TPP或SHMP的分别低62.4%和41.3%,交联效率得到明显提高;当m(TPP)∶m(SHMP)=3∶5,交联剂pH=5时,制备的微球交联程度最好,结构最密实;在pH=1.2的缓冲溶液中,溶胀度可达到357%,而且凝胶没有任何破碎。微球具有较好的离子强度和pH敏感性,在酸性介质中有较高的溶胀度。     

磁性羧甲基壳聚糖复合微球的制备及其对锰离子去除研究

现有水体除锰工艺中存在反应条件较苛刻、锰离子的回收较复杂等问题,而羧甲基壳聚糖经span-80表面活化后包裹Fe_3O_4@SiO_2颗粒,与戊二醛发生交联后制得磁性羧甲基壳聚糖复合微球(MCMCMs),可在温和的条件下吸附水中重金属Mn(Ⅱ),且易于回收。该复合微球粒径约508.26μm,比饱和磁化强度为13.42emu·g~(-1),具有良好的磁稳定性,在磁场作用下可快速分离。在室温下,pH=7、MCMCMs投加量为2g·L~(-1)时,其对Mn(Ⅱ)吸附效果最好,吸附在48h达到平衡,吸附率达到90%以上,且吸附过程高度符合Langmuir吸附平衡模型及二级动力学模型,在25℃时对Mn(Ⅱ)饱和吸附容量约为75.74mg·g~(-1)。MCMCMs回收重复利用性能较好,经过多次氨水洗脱,吸附性能仍可达到初始状态的75%以上,且回收性能与投加量呈现正相关关系。     

载锆壳聚糖-沸石复合剂去除水中F~-的吸附特征研究

采用氧氯化锆、壳聚糖和人造沸石作为原料制备复合吸附剂,用于水中F-的吸附去除。通过吸附实验研究了在不同浓度、温度和接触时间下新型吸附剂对F~-的吸附特征。吸附动力学过程用准一级、准二级及颗粒扩散、颗粒内扩散模型进行分析,结果发现F-在复合吸附剂上的吸附同时符合准一级动力学和准二级动力学模型;颗粒扩散和颗粒内扩散均参与控制吸附过程。分别用Freundlich、Langmuir方程对吸附等温线进行拟合,结果表明,F-在锆改性壳聚糖-沸石上的吸附等温线拟合结果均较好,常温下最大吸附量为10.75mg/g,推测该吸附为化学吸附;吸附热力学参数说明F-在复合吸附剂上的吸附为自发、吸热、熵增过程。机理研究表明,载锆壳聚糖-沸石复合吸附剂的除氟机制为吸附和离子交换。     

磁性壳聚糖硅胶复合微球的制备及其吸附Cu~(2+)的性能研究

以壳聚糖与正硅酸四乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法,用戊二醛辅助交联合成了磁性壳聚糖硅胶复合微球。通过红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射等方法对磁性壳聚糖硅胶复合微球的形态和组成特性进行分析,制备的磁性复合微球中壳聚糖与硅胶材料复合均匀,材料粒径均一,机械强度较高。考察了制备的磁性壳聚糖硅胶复合微球对Cu~(2+)的吸附性能,结果表明微球对Cu~(2+)具有较好的吸附性能,吸附容量达到98.7mg/g。