硫化铜空心纳米球的融硫修饰及其对水中Hg^2+的高选择性吸附富集

通过简单便捷的方法合成出了单质硫改性的CuS空心球纳米材料(CuS@S HSs),并研究了该材料对水中典型重金属污染物Hg^2+的吸附富集性能及机理。研究结果表明,当硫的投料质量比值(wS/wCuS))为30%时,CuS@S HSs对Hg^2+的吸附量高达1207mg·g^-1,较未负载单质硫时提高了229%。CuS@S HSs可以在15 min内将水中超过99%的Hg^2+富集分离。最重要的是,在多种重金属离子(Pb^2+、Ni^2+、Cd^2+、Cr^3+)共存的情况下,CuS@S HSs对Hg^2+表现出优异的单一选择吸附性。     

硫化铜纳米粒子的合成及应用于汞离子的测定

室温下以柠檬酸三纳为稳定剂,在水相中合成了CuS纳米粒子(NP-CuS)。 用共振光散射(RLS)技术探索了不同pH值和Cu2+与S2-不同配比条件下,体系RLS强度(IRLS)的变化。 结果表明,在最佳实验条件下,在0.01~100 μmol/L范围内IRLS与汞离子浓度间呈现良好的线性关系(r=0.991),据此建立了测定水中微量汞的方法。 方法的检测限为0.003 μmol/L,样品加标测定的回收率为100.3%~103.4%。     

铁基纳米材料功能化及对水中汞离子的去除

在水体重金属污染中,汞污染问题日益严峻,已成为全球性环境问题之一。近年来,纳米FeS_x、Fe₃O₄、Fe等铁基材料凭借优越的吸附性能以及比表面积优势,受到研究者的广泛关注。对铁基纳米材料进行稳定化、官能团改性之后可以增强纳米粒子的分散度,为汞离子提供更多的吸附点位,进一步加强对水中汞离子的去除效果。本文重点阐述了纳米FeS_x的稳定化、Fe₃O₄等铁基材料的巯基化（-SH）、氨基化（-NH₂）等功能化改性方法及对Hg的去除;总结了功能化铁基纳米材料对水中Hg的去除效果和影响因素;探究了功能化铁基纳米材料去除水中汞的机理;最后展望了铁基功能化纳米材料处理水体汞离子的发展方向。     

壳聚糖及其复合物对水中汞离子的脱除

由于汞的物理化学性质和对人体的毒副作用,汞减排已成为全球共识。当前除汞方法中,吸附法为一种较有潜力的方法。壳聚糖是一种天然的汞离子（Hg²⁺）吸附剂,以物理、化学手段改性后的衍生物更具有对环境中的汞吸附容量大,吸附效率高的优点。本文综述了壳聚糖及其衍生物脱除溶液中Hg²⁺的研究近况,介绍了壳聚糖物理（冷冻干燥、静电纺丝等）、化学修饰手段（交联和接枝等）以及与新型碳材料（碳纳米管、氧化石墨烯等）复合脱汞的最新研究,分析了壳聚糖及其复合物对水中Hg²⁺的去除效果和影响因素。最后,对壳聚糖吸附剂在汞污染治理中的研究作了展望。     

磁性纳米材料的制备及其吸附重铬酸根离子的性能

采用沉降法合成的Fe3O4,通过二氧化硅的包裹和3-氯丙基三甲基硅烷处理后键合聚乙烯亚胺(PEI)、季铵盐化等步骤合成功能化的磁性纳米材料。 二氧化硅的包裹增加了Fe3O4纳米颗粒的分散性和稳定性。 使用FT-IR、SEM、TG和振动样品磁强计对其进行了表征,结果表明,成功的改性了磁性纳米材料。 采用静态法研究了磁性纳米材料对重铬酸根的吸附性能及各种因素对吸附性能的影响。 分离富集环境中重铬酸根的适宜条件为：酸性介质,温度25 ℃,重铬酸钾的浓度0.8 g/L,吸附量120 mg/g,接枝量越大,吸附量增加。     

离子液体负载修饰磁性纳米材料的制备及用于水样中痕量镉离子的测定

以四氧化三铁(Fe3O4)为载体包覆二氧化硅涂层,用1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([OMIM]PF6)负载修饰,制备了一种功能化磁性纳米材料,采用扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪、振动样品磁强计和热重分析仪对材料进行表征。材料显示出良好的耐酸性,其对镉离子的吸附符合Langmuir方程。将该材料用作固相萃取吸附剂萃取富集水中的痕量镉离子,之后用火焰原子吸收法测定,建立了一种分离富集和检测Cd2+的新方法。实验考察了水样酸度、吸附剂用量、振荡和静置时间、洗脱剂及共存离子等对Cd2+回收率的影响。结果显示,在pH 6.0、振荡10 min、静置20 min条件下,该材料对Cd2+具有较好的吸附性,用1 mol/L盐酸可完全洗脱。在优化实验条件下,方法对Cd2+的检出限为0.2μg/L,对15μg/L Cd2+测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为2.5%。对河水和湖水样品中的Cd2+进行检测,加标回收率为84%～100%。     

乙酸预处理对蔗渣接枝丙烯酰胺及其对汞离子吸附性能的影响

以蔗渣为原料,莫尔盐和双氧水为催化剂,通过接枝共聚合反应制备了蔗渣接枝丙烯酰胺吸附材料,探讨了乙酸预处理对蔗渣接枝丙烯酰胺接枝率的影响。通过静态吸附研究了乙酸处理前后制备的吸附材料对汞离子的吸附效果。结果表明,乙酸预处理可以极大地提高蔗渣接枝丙烯酰胺的接枝率,以乙酸处理前后两种蔗渣为原料制备的改性蔗渣对汞离子的吸附容量分别为333.3mg/g和854.7mg/g,显示其在含重金属离子废水处理领域具有较好的应用前景。     

磁性铅(Ⅱ)离子表面印迹聚合物的合成及吸附性能

采用表面离子印迹技术,以磁性Fe_3O_4@SiO_2微球为载体、Pb(Ⅱ)为模板、甲基丙烯酸和水杨醛肟为功能单体、二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,合成了磁性铅(Ⅱ)离子表而印迹聚合物,并通过对比证实了印迹聚合物对Pb(Ⅱ)的良好吸附性能和选择识别能力。当温度为277 K~286 K时,在最佳吸附pH 6.0下,可在4 h达到吸附平衡,最大吸附量为81.83 mg/g;当Pb(Ⅱ)浓度为300 mg·L~(-1),2倍的Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)或Cd(Ⅱ)与之共存时,印迹聚合物对Pb(Ⅱ)仍有较高的选择性,相对选择性系数分别为2.79、4.55和4.70。将印迹聚合物重复利用5次后,吸附量的损失约为8%。     

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。     

二维磁性纳米材料的可控合成及磁性调控

自旋电子学的研究重点在于同时利用电子的电荷和自旋两个自由度对信息进行处理和存储,其具有运行速度快、存储密度高和能耗低等优势。毫无疑问,发展二维磁性纳米材料的可控合成方法及磁性调控策略,对于新型自旋电子学器件的构筑具有重要的科学意义和应用价值。然而,目前得到的二维磁性纳米材料的种类十分有限,而且合成方法及磁性调控手段相对单一,极大地限制了该领域的发展。本文首先根据磁性的来源,对二维磁性纳米材料进行了分类,介绍了诱导产生的磁性和具有本征磁性的二维纳米材料,然后详细地归纳了二维磁性纳米材料常见的合成方法,如机械剥离法、电化学剥离法、化学气相沉积法以及液相合成方法等。此外,着重总结了二维材料磁性的主要调控手段,最后展望了该领域遇到的瓶颈、未来的研究重点及应用前景。     

聚烯丙基胺硅胶复合材料的合成及其吸附性能

氯丙基三氯硅烷-硅胶;聚烯丙基胺硅胶复合材料的合成及其吸附性能     

基于喹啉衍生物的汞离子选择性荧光传感分子的合成与应用

合成一种新型开-关(ON-OFF)型汞离子荧光传感分子triquinolin-8-yl benzene-1,3,5-tri-carboxylate（TQBTC）。 采用FT-IR、元素分析、¹H NMR测试技术对其结构进行了表征。 在对其荧光性质的研究中发现,TQBTC的乙腈-水溶液在253.0 nm波长辐射激发下于616.0 nm处发射强荧光,且对汞离子络合有较好的选择性。 TQBTC与Hg(Ⅱ)可形成1∶3型络合物,同时使荧光线性猝灭,TQBTC可作为Hg(Ⅱ)的荧光传感分子。 建立了一种测定Hg(Ⅱ)的灵敏分析方法。 Hg(Ⅱ)浓度在0~30 μmol/L的范围内与TQBTC的荧光猝灭呈线性关系,方法检出限为0.838 μmol/L。 方法应用于实际样品中Hg(Ⅱ)的检测,获得满意结果。     

Adsorption of Mercury(II) on Amidoxime Chelating Resins with Magnetic Properties

Two amidoxime chelating resins were prepared. The preparation process was carried out through copolymerization of acrylonitrile with N,N′-methylene-bis-acrylamide (MBA) as a crosslinker in the presence and absence of magnetite (Fe₃O₄) particles. The resins obtained were subsequently treated with hydroxylamine to give the corresponding amidoxime chelating resins. The uptake behavior of the resins toward Hg(II) in aqueous solutions using batch and column techniques was studied. The oxide containing resin gave higher uptake capacities relative to oxide free resin confirming the advantage of embedded particles on the uptake capacity. Thermodynamic and kinetic parameters of the uptake process were calculated. Regeneration of the resins was carried out using 0.5 M KI and the desorption ratio was found to be more than 97%.     

磁性有序介孔炭的制备及药物吸附行为研究

采用纳米共铸法将磁性纳米粒子包埋到有序介孔炭的骨架中, 制成含有磁性纳米粒子的有序介孔炭(Fe/OMCs). 实验通过氮气吸附、扫描电镜、X射线衍射、磁性测试等手段对Fe/OMCs进行了系统的表征. 研究表明, Fe/OMCs基本保持了有序介孔结构, 磁性粒子在材料中以纳米α-Fe粒子的形式存在, 并且具有超顺磁特性. 盐酸四环素(TH)在Fe/OMCs上的吸附研究表明, Fe/OMCs的介孔表面积和介孔孔容是决定TH吸附量的关键因素. 脱附动力学研究表明, Fe/OMCs的孔尺寸是影响脱附速率的关键因素, 孔径越大, TH的脱附速率就越大.     

磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料的合成及其对蒽的吸附性能研究

采用4-氯甲基苯乙烯(VBC)为单体,二乙烯基苯为交联剂(DVB),以磁性γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)修饰硅胶微球为核,在偶氮二异丁腈(AIBN)引发下,以甲苯和聚乙二醇2000的混合溶液(质量比1∶2)为联合致孔剂,原位聚合制备了磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料(Fe3O4@Si O2@DVBVBC)。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)和氮气物理吸附对该材料的结构和组成特性进行了表征。以蒽为考察对象,对制备材料的吸附性能进行了考察,发现单体和交联剂的质量比对材料的吸附能力影响较大。当单体和交联剂的质量比为1∶4时,对蒽的吸附性能最佳。材料的孔结构会影响吸附平衡时间。制备的材料对蒽能够在30 min内达到吸附平衡且吸附率达95%。该材料对多环芳烃化合物的吸附主要依靠疏水作用。吸附动力学研究表明,材料对蒽的吸附性能对准一级动力学方程具有较好的拟合程度。采用2 mL乙腈涡旋15 min可将99%的蒽洗脱下来。     

荧光素/层状钇氢氧化物复合体的发光性能及对Hg2+的识别

合成了层状钇氢氧化物(LYH)复合体FN/OS-LYH(FN为荧光素,OS为1-辛烷磺酸钠),研究了复合体的光致发光性能及剥离态胶体对Hg~(2+)的荧光识别性能。固态下,FN的钠盐不发光,FN/OS-LYH复合体发射黄绿光(564 nm);甲酰胺中,剥离为胶体悬浮液后,复合体发射绿光(540 nm,即剥离后蓝移24 nm),比FN阴离子的发射(572 nm)蓝移32 nm。复合体对高毒性Hg~(2+)具有很好的荧光识别能力,优于其他离子(Mg~(2+),Ni~(2+),Co~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+),Pb~(2+)和Cd~(2+))。复合体加入Hg~(2+)后发生荧光淬灭,Hg~(2+)检测限为2.73×10-7mol·L-1,淬灭常数(Ksv)为4.82×102 L·mol-1。     

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。     

One-Step Preparation of Chitosan-Based Magnetic Adsorbent and Its Application to the Adsorption of Inorganic Arsenic in Water

Chitosan is a kind of biodegradable natural polysaccharide, and it is a very promising adsorber material for removing metal ions from aqueous solutions. In this study, chitosan-based magnetic adsorbent CMC@Fe₃O₄ was synthesized by a one-step method using carboxymethyl chitosan (CMC) and ferric salts under relatively mild conditions. The Fe₃O₄ microspheres were formed and the core–shell structure of CMC@Fe₃O₄ was synthesized in the meantime, which was well characterized via SEM/TEM, XRD, VSM, FT-IR, thermo gravimetric analysis (TGA), XPS, size distribution, and zeta potential. The effects of initial arsenic concentration, pH, temperature, contact time, and ionic strength on adsorption quantity of inorganic arsenic was studied through batch adsorption experiments. The magnetic adsorbent CMC@Fe₃O₄ displayed satisfactory adsorption performance for arsenic in water samples, up to 20.1 mg/g. The optimal conditions of the adsorption process were pH 3.0, 30−50 °C, and a reaction time of 15 min. The adsorption process can be well described by pseudo-second-order kinetic model, suggesting that chemisorption was main rate-controlling step. The Langmuir adsorption model provided much higher correlation coefficient than that of Freundlich adsorption model, indicating that the adsorption behavior is monolayer adsorption on the surface of the magnetic adsorbents. The above results have demonstrated that chitosan-based magnetic adsorbent CMC@Fe₃O₄ is suitable for the removal of inorganic arsenic in water.