白果壳遗态结构Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料对水中As(Ⅴ)的吸附性能研究

以白果壳为结构模板,通过铁改性制备获取一种白果壳遗态结构Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料(Fe/C-G)为吸附剂,系统探讨了Fe/C-G对水中As(Ⅴ)的吸附特征和机制。结果表明,改性后的Fe/C-G吸附剂活性官能团和吸附位点显著增加;pH值为3时,Fe/C-G吸附剂对As(Ⅴ)的吸附效果最佳;投加量为0.2g时,在保证去除率的同时也使吸附剂用量最优化;较高的初始浓度不利于Fe/C-G吸附As(Ⅴ)。Fe/C-G吸附As(Ⅴ)的过程存在多个控速的步骤;吸附过程以化学吸附为主,物理吸附为辅,升高温度对吸附有益,吸附过程是自发、熵增的吸热反应过程,反应热值为15.653kJ/mol;XPS对吸附前后材料表征分析结果可知,Fe/C-G对As(Ⅴ)的吸附过程中还原作用占主导地位。     

磁性Co/C纳米复合材料的合成及其对水中刚果红吸附性能研究

This comprehensive experiment has successfully introduced the frontier of scientific research into undergraduate laboratory teaching. A magnetic Co/C nanocomposite was synthesized by using ZIF-67 as the precursor. Upon calcination at high temperature in inert atmosphere, ZIF-67 was degraded and carbonized to form Co/C nanocomposite. The adsorption performance of Co/C nanocomposite for Congo Red was investigated in detail. The structure and composition of the nanocomposite were investigated by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). The concentration of Congo Red was determined by UV-Vis spectrophotometry. The kinetics data was fitted with the pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models. The adsorption isotherms were analyzed according to Langmuir and Freundlich isotherm models. This experiment covers the synthesis of inorganic-organic hybrid material, characterization of materials, concentration determination of dyes, analysis of dynamics data and adsorption isotherms. Therefore, this experiment enables students to practice their experimental skills, increase their interest in scientific research, and broaden their professional knowledge.     

磁性Co/C纳米复合材料的合成及其对水中刚果红吸附性能研究

介绍一个由科研成果转化形成的大学综合化学实验,本综合实验设计以金属有机框架材料ZIF-67为前驱体,通过高温热解法合成磁性Co/C纳米复合材料,并将其应用于水中刚果红有机染料的吸附性能研究。在本实验中用X射线粉末衍射仪和扫描电镜对材料的基本结构和形貌进行了表征,利用紫外-可见分光光度计绘制了刚果红的标准曲线,并详细考查了磁性Co/C纳米复合材料对刚果红染料的吸附性能,且对吸附动力学和吸附等温线进行了拟合和分析。本实验操作简单,实验结果稳定,适用于大学生综合化学实验。本实验涵盖了无机-有机杂化材料合成、结构表征、有机染料浓度定量分析、动力学和吸附等温线的测定以及数据拟合分析等化学专业基础和实验操作技能,不仅有利于提高学生的综合实验能力,也可以培养学生的科研兴趣,拓展学生的视野。     

Mg/Fe类水滑石的磷酸根吸附性能及吸附机理

采用共沉淀法成功制备了Mg/Fe类水滑石(Mg/Fe-hlc),并研究了其对废水中磷酸根的吸附性能及吸附机理。研究结果表明:制备的Mg/Fe-hlc具有典型的类水滑石结构和较大的比表面积(156.7 m~2·g~(-1));Mg/Fe-hlc对磷酸根的吸附动力学过程符合准二级动力学模型;Langmuir和Tempkin方程都可以很好地拟合Mg/Fe-hlc对磷酸根的等温吸附数据,Langmuir方程拟合得到的最大吸附量可达47.38 mg·g~(-1);共存阴离子NO_3~-、Cl~-和SO_4~(2-)对磷吸附性能的影响很小;通过分析吸附磷酸根前后的Mg/Fe-hlc的结构和织构性质以及表面官能团变化,并结合溶液pH对磷酸根吸附影响实验结果,发现静电相互作用、配体交换和阴离子交换是Mg/Fe-htl吸附磷酸根的三种主要机制。     

Fe3O4/PEI/GO复合材料的制备及其吸附效果研究

以氧化石墨烯(GO)和聚乙烯亚胺(PEI)为反应物,采用共混法制备PEI/GO,然后将Fe_3O_4纳米颗粒分散沉积到PEI/GO表面,得到了复合材料Fe_3O_4/PEI/GO。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对该材料进行表征,并研究了其对Cu~(2+)的吸附性能。结果表明,PEI与GO的羧基反应生成了酰胺键,Fe_3O_4成功沉积在GO表面,GO层状结构的规整性被破坏。Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型能更好地拟合Cu~(2+)在Fe_3O_4/PEI/GO表面的吸附过程,说明该吸附主要受化学作用控制,可能是Fe_3O_4/PEI/GO表面的胺基、羧基、羟基等活性基团与Cu~(2+)发生了离子交换或络合反应所致。     

改性累托石的制备及其对水中磷的吸附研究

利用有机改性法对累托石(REC)进行改性,制得季铵盐改性累托石(REC-1631),再对碱性条件下的REC-1631用FeCl_3·6H_2O和FeSO_4·7H_2O进行磁性处理,制得磁性累托石(Fe_3O_4/REC-1631),并对水中磷的吸附性能进行研究。结果表明,REC对废水中磷的最大吸附量由改性前的61.60 mg/g提高到改性后117.00mg/g,吸附效果明显增大,同时还具有稳定的磁性,便于回收再利用,其吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附曲线。     

氧化铟改性聚丙烯酰胺复合材料吸附水中铅的研究

环境中铅污染将威胁到生命体安全,因此去除过量的铅显得尤为重要。采用一锅法制备了复合材料吸附剂氧化铟改性的聚丙烯酰胺,通过扫描电子显微镜、N_(2)吸附-脱附仪和热重分析仪对吸附剂进行了表征。结合火焰原子吸收光谱法,研究其对水中的铅吸附性能。优化了溶液pH值及振荡时间对铅吸附的影响,并运用动力学和热力学研究了复合材料对铅的吸附行为。实验结果表明:在初始浓度为10 mg/L,溶液pH值为6.0,振荡时间为100 min时,铅的最大吸附量为9.689 mg/g;吸附行为符合拟二级动力学方程和Freundlich方程;当T=293.15 K时,ΔG=-8.38 kJ/mol,ΔH=23.90 J/mol,证明了复合材料对铅的吸附是自发进行,并且是吸热过程;经过3次吸附—解吸实验,复合材料对铅的解吸率仍大于87%,说明吸附剂的再生性能良好。     

吸附树脂对水中碘的吸附性能研究

采用动态法测定了NKA树脂对水中碘的吸附能力;研究了浓度、pH和流速等因素的影响;并在解吸条件和效率等方面与离子交换树脂作了对比。结果显示,NKA树脂对碘的吸附能力低于阴离子交换树脂和活性炭,但高于XAD-4和H-107。然而,NKA树脂的解吸效率和解吸液浓度比阴离子交换树脂和活性炭高得多。     

磷在氧化锆-碳纳米管复合材料上的吸附研究

采用水热合成法成功制备了氧化锆-碳纳米管复合材料,并研究了对磷的吸附行为。表征结果表明,碳纳米管经氧化锆修饰后仍具备介孔结构;氧化锆粒子可均匀分散在碳纳米管表面。吸附实验结果表明,氧化锆粒子的粒径越小,氧化锆对磷的标化平衡吸附量越高,吸附速率越快。磷在氧化锆-碳纳米管复合材料上的吸附等温线符合Freundlich等温吸附模式,属于优先吸附,吸附动力学可用拟二级动力学模型描述。降低离子强度和溶液pH可促进磷的吸附,共存离子对磷吸附具有抑制作用,影响顺序依次为F->NO3-≈SO42-,其中F-影响最大,NO3-和SO42-次之。     

Pt-SnO2 / C催化剂对乙醇和吸附态CO的电催化氧化

由于乙醇最有可能成为直接甲醇燃料电池（DMFC）的替代燃料，因此近年来。对乙醇的电化学氧化及直接乙醇燃料电池的研究已引起人们的很大兴趣。甲醇毒性较大并且易透过Nafion膜进入阴极造成阴极的混合电位而影响DMFC的阴极性能．这是制约DMFC走向实用化的主要问题之一。因此人们在致力于研究直接甲醇燃料电池的同时．也寻求其它的小分子醇作为甲醇的替代燃料。乙醇是除甲醇以外最简单的醇．它来源广泛．无毒，是可再生和环保型能源．并且也有较高的能量密度和反应活性。但是乙醇在电极上的完全氧化因涉及到C-C键的断裂要比甲醇困难．阳极反应动力学过程也比较缓慢。到目前为止铂基催化剂仍然是乙醇氧化最好的催化剂．虽然也有使用非铂催化剂研究乙醇的电氧化，但催化活性远不如铂基催化剂高。     

化学修饰吸附树脂对水中邻苯基苯酚的吸附研究

研究了以不同基团修饰的吸附树脂对水中邻苯基苯酚的吸附行为,考察了吸附温度、时间、溶液浓度和吸附剂的种类对邻苯基苯酚的吸附效率的影响.结果表明:实验条件下,化学修饰的吸附树脂对邻苯基苯酚较佳的吸附温度为303K,具有丰富羰基基团修饰同时具有合适孔径的吸附树脂及更好的吸附效果,吸附等温线更符合Langmuir方程,吸附动力学符合Lagergren准一级动力学吸附方程.     

Fe3O4/C磁性多孔碳材料的制备及其对品红的吸附

采用可逆加成—断裂链转移法(RAFT)合成了嵌段共聚物聚(苯乙烯-co-马来酸酐)-b-聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PSMA-b-PMAPEG),并以该嵌段共聚物为软模版,以盐酸多巴胺(DA)作为碳源,将其包覆在Fe_3O_4纳米颗粒上,再经高温灼烧得到具有多孔结构的Fe_3O_4/C磁性复合微球.通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、振动磁强计(VSM)、N_2吸附/脱附等手段对该多孔材料进行了表征.同时考察了Fe_3O_4/C磁性多孔材料的吸附性能,研究表明该多孔材料对品红表现出了良好的吸附效果.     

医用CVIC/C复合材料表面仿生沉积生物活性钙磷涂层

为了在医用化学气相渗透工艺(CVI)C/C复合材料表面制备生物活性钙磷涂层,用阴极声电化学工艺处理CVIC/C复合材料,再将试样浸泡于过饱和钙磷溶液中,使其诱导钙磷晶体生长.XPS研究表明,经声电工艺处理后,CVIC/C复合材料表面发生了改性;SEM,XRD和FTIR研究表明,在过饱和钙磷溶液中,未经声电化学处理的CVIC/C复合材料不具有诱导钙磷晶体生长的功能,而改性的CVIC/C表面能够诱导钙磷晶体生长,形成片状五水磷酸八钙(OCP)涂层.同时讨论了OCP沉积的形成机理.     

化学修饰超高交联吸附树脂对水中四环素的吸附研究

本文采用偏苯三酸酐修饰的超高交联吸附树脂(TMAMR)和羟丙基纤维素修饰的超高交联吸附树脂(HPCMR)作为吸附剂,以NDA150树脂作对照,研究了3种树脂对水中四环素的吸附性能和吸附机理,同时考察了p H值和Na+浓度对TMAMR和HPCMR树脂吸附四环素的影响。结果表明,TMAMR和HPCMR树脂的比表面积较高,树脂表面修饰了大量的羟基,对四环素均具有较好的吸附性能。3种树脂对四环素的吸附量均随着温度的升高而增大,吸附过程中同时存在较强的物理吸附和化学吸附作用。Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能够较好地拟合吸附等温线,吸附机理较复杂。吸附热力学结果表明,四环素在3种树脂上的吸附为自发的吸热过程,且吸附过程的熵增加。p H值对TMAMR和HPCMR树脂吸附四环素有较大的影响,在中性条件下,树脂对四环素的吸附量最大,在强酸和强碱条件下树脂的吸附量均较低。吸附液中加入无机盐后,发生盐析作用,导致TMAMR和HPCMR树脂对四环素的吸附量增大。     

吸附树脂对微污染水中有机污染物的吸附研究

以活性炭作为参照,从静态和动态吸附角度,利用3种吸附树脂对微污染水中代表性污染物氯仿、三氯乙烯、2,4-二氯苯酚和腐殖酸进行了吸附去除效果研究。结果表明,吸附树脂对水溶液中有机物吸附去除具有较好的效果,但仍然存在进一步提高吸附容量的问题。     

UiO-66/PES吸附功能膜对水中苯酚的去除研究

本文以对苯二甲酸和ZrC14为原料,采用溶剂热法制备了UiO-66吸附剂,将UiO-66与PES共混后,通过浸没沉淀相转化法制备UiO-66/PES吸附功能膜,对水中的苯酚进行吸附研究.采用FT-IR、XRD、SEM对UiO-66及UiO-66/PES吸附功能膜进行表征分析.该膜对苯酚进行静态吸附实验、吸附动力学实验以...     

氧化石墨烯改性粘胶纤维复合材料的制备及对水中甲基橙的吸附性能研究

以粘胶纤维(VF)为原料,氢氧化钠为催化剂,氯乙酸钠为改性剂,对粘胶纤维进行羧甲基改性,制备了改性阴离子粘胶纤维(AVF)。以阴离子粘胶纤维为原料,聚乙烯亚胺为交联剂,氧化石墨烯(GO)为改性剂,采用高压反应釜在高温条件下制备了氧化石墨烯改性粘胶纤维复合材料(VF-g-GO),并通过IR、SEM、XPS对产品进行表征,证明VF-g-GO制备成功。三因素三水平正交实验结果表明：VF-g-GO的最佳合成条件是反应温度140℃、聚乙烯亚胺添加量3g、氧化石墨烯添加量0.25g。吸附实验结果表明：VF-g-GO对甲基橙的吸附量随溶液浓度的增加而增大,VF-g-GO在2.0×10^-4mol/L的甲基橙溶液中达到饱和吸附量87mg/g。同时VF-g-GO具有pH敏感性,经过pH=5盐酸溶液酸化处理的VF-g-GO对甲基橙的吸附量明显高于未经盐酸处理的VF-g-GO的吸附量。吸附动力学和吸附等温线实验表明：VF-g-GO对甲基橙的吸附符合准二级动力学方程,Freundlich吸附模型更能解释VF-g-GO对甲基橙的吸附作用。     

C(2×2)S/Fe(001)吸附体系的SCF-Xa-MS研究

采用SCF-X_α-MS方法, 对于C(2×2)S/Fe(001)吸附体系, 选择Fe_5S和Fe_9S两种原子簇模型, 研究了该吸附体系的电子结构、吸附成键特征及其相互作用图象。结果表明, S吸附于Fe(001)单晶表面具有较强的定域性质, S原子与底物Fe原子之间的吸附相互作用主要表现为S(3p)-Fe(4s,3d)之间的轨道相互作用。通过对表面吸附键长的优化, 其结果与X.S.Zhang等的ARPEFS的实验结果一致。     

新型吸附树脂对水中苯的吸附行为

研究表明,苯对人的毒性作用表现在中枢神经系统,65g／m^3的苯可引起广泛的出血导致死亡。反复暴露的低浓度苯主要对血液及造血组织产生毒性作用。根据苯吸入致白血病的流行病学研究数据,采用定量外推法计算出饮用水苯质量浓度为0．01mg/L时终身患癌的超额危险度为10^-5,因此饮用水中的苯的限值为0．01mg／L。因此,有效去除饮水中的苯具有重要的意义。     

金属有机框架MIL-101(Fe)对水中微囊藻毒素-LR的吸附

通过溶剂热法制备了性质稳定的金属有机框架材料MIL-101(Fe),并用于吸附去除水中的微囊藻毒素-LR。采用电子显微镜、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、Zeta电位和N_2吸附-脱附等方法对制备的纳米材料进行了表征。MIL-101(Fe)具有多孔结构和较高的比表面积(375.2 m~2/g),尺寸约为500 nm。考察了pH值、离子强度、温度、吸附时间、浓度等参数对吸附剂吸附能力的影响。结果表明,静电作用和配位作用是主要的作用机理。MIL-101(Fe)对微囊藻毒素-LR的吸附速度很快(20 min内达到吸附平衡),吸附过程符合准二级动力学模型;MIL-101(Fe)对微囊藻毒素-LR表现出良好的吸附性能,其最大吸附量为256.4 mg/g。溶液中存在的腐植酸对MIL-101(Fe)的吸附性能产生一定的影响。受腐殖酸、盐类的影响,相同条件下MIL-101(Fe)对江水中微囊藻毒素-LR的吸附性能有所下降,但仍可达到68.1 mg/g。因此,该方法简便、高效,适用于快速除去污染水体中的微囊藻毒素-LR。