硫脲基纳米螯合纤维对水溶液中Cd(Ⅱ)的吸附和密度泛函理论计算

以聚丙烯腈为原料, 利用静电纺丝技术和化学接枝制备得到硫脲基纳米螯合纤维, 并用于水溶液中 Cd(Ⅱ)的去除. 结合样品的表征和密度泛函(DFT)理论计算结果, 揭示了所制备纳米纤维材料对Cd(Ⅱ)的吸附机理. 借助静态吸附和动态吸附实验, 考察了硫脲基纳米螯合纤维对Cd(Ⅱ)的吸附性能. 结果表明, 纳米纤维吸附材料对Cd(Ⅱ)的最大吸附容量可达349.46 mg/g, 吸附过程在90 min以内即可达到基本平衡. 整个吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型. 硫脲基纳米螯合纤维吸附Cd(Ⅱ)的吸附机理为表面配位络合, 增加纳米纤维表面硫脲基团的含量是提高吸附容量的重要途径. 该吸附材料经6次循环使用后, 最大动态吸附容量并未发生明显改变.     

凝胶-模板法制备高比表面积氧化镁

以四水乙酸镁为前驱体,以大米粉形成的凝胶为模板,采用新的凝胶-模板法制备了一系列的氧化镁材料,并用X射线衍射、扫描电镜、低温氮气吸附-脱附、X射线荧光分析、热重-差示扫描量热、CO2程序升温脱附和氨程序升温脱附等手段对样品进行了表征.该方法主要利用大米粉在水中加热形成凝胶来分散镁盐前驱体,再通氧焙烧去除模板从而获得多孔MgO材料.结果表明,制得的MgO具有高比表面积(可达206m2/g)和双介孔结构(孔径分别位于3.9和5~40nm附近).与直接焙烧四水乙酸镁制得的MgO相比,这类新型高比表面积MgO具有较多的强碱位和较少的酸性位,并在异丙醇催化分解反应中表现出更高的丙酮收率和选择性,有望成为一类优良的固体碱催化剂.     

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.     

浮石负载壳聚糖吸附去除水中丙溴磷

通过浮石负载壳聚糖制备了吸附剂壳聚糖/浮石复合物,采用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、元素分析、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等技术手段表征了吸附剂性质,考察了吸附剂量、吸附时间、溶液pH值、离子强度和温度对该吸附剂吸附去除水中丙溴磷的影响,研究了再生吸附剂的吸附性能。结果表明,负载在浮石上的壳聚糖占吸附剂总量的8.69%;在p H值3.0~7.0内,壳聚糖/浮石对丙溴磷的吸附率大于90%;这种吸附剂对丙溴磷的吸附受溶液离子强度影响较小,随温度升高而稍微减小。在溶液温度25℃、pH=7.0、丙溴磷浓度40 mg/L、壳聚糖/浮石剂量为0.7 g/L和吸附平衡时间为90 min条件下,此吸附剂对丙溴磷最大吸附率为93.3%(最大吸附量为53.4 mg/g)。壳聚糖/浮石连续经过3次吸附/再生循环,每次循环对丙溴磷的吸附率下降约12%。可见壳聚糖/浮石通过吸附可有效地去除水中的农药丙溴磷。     

氧化石墨烯/麦饭石分离富集-火焰原子吸收法测定水中镉

通过浸渍法制备了新型纳米氧化石墨烯/麦饭石(GO/MFS)复合吸附材料,并用于镉的分离富集。以火焰原子吸收法为检测手段,研究了GO/MFS复合吸附材料对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能。结果表明:当pH为9.0时,GO/MFS复合吸附材料用量为20mg,振荡10min,Cd(Ⅱ)可被吸附材料定量富集,最大吸附容量为111.1mg/g。吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich等温线模型,说明该吸附体系是一个单层覆盖与多层吸附相结合的模式。被吸附的Cd(Ⅱ)可用0.15mol/L HNO3定量洗脱。方法测定Cd(Ⅱ)的线性范围为0.04～2.0mg/L,检出限为9.6μg/L;对40μg/LCd(Ⅱ)测定的相对标准偏差(RSD)为2.5%(n=9)。该方法具有操作简单、分析时间短、线性范围宽等优点。用该法对自来水中Cd(Ⅱ)进行加标测定,回收率101%～103%。     

负载铜的活性炭用于低浓度甲硫醇的吸附

采用浸渍法制备了负载铜的木质活性炭样品,研究了负载量、灼烧温度对材料吸附低浓度甲硫醇的性能影响,研究发现负载量和灼烧温度均对材料性能有显著作用,其中最佳的灼烧温度为300℃,最佳负载量为0.7 mmol·g^-1,采用低温氮吸附方法、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱法(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)等方法对样品进行了表征和分析,从分析结果可知,材料的吸附性能和材料比表面、样品中Cu的价态及分散状况均存在一定关系。经过优化的样品对低浓度甲硫醇表现出了良好的吸附性能,其穿透时间比空白活性炭样品提高6倍以上。     

高比表面积介孔网状氧化镁的制备、表征及对废水中Pb(Ⅱ)的吸附性能和机理

以天然水菱镁矿为原料，通过"煅烧-水化-煅烧"的简单方法制备了高比表面积介孔网状MgO，且实验过程中无须加入任何试剂。系统性研究了氧化镁用量、吸附时间、吸附温度及pH对氧化镁吸附模拟废水中铅离子吸附性能的影响，揭示了吸附机理，并考察了氧化镁对多种离子的吸附效果。结果表明：该氧化镁吸附剂具有188 m²·g^-1的高比表面积和0.85 cm³·g^-1的高孔体积，平均孔径为12.33 nm，其吸附动力学和等温线数据与伪二级模型和Langmuir模型高度吻合，表明重金属离子在氧化镁上为单层化学吸附。MgO介孔网状结构表现出对Pb（Ⅱ）的高吸附性能，最大吸附量为7 431.5 mg·g^-1，该数值远高于其他报道的基于MgO吸附剂的数值，铅去除率高达99.8%以上。介孔网状MgO的吸附机理主要是羟基官能团以及Mg（Ⅱ）与MgO表面重金属离子之间的离子交换所致。另外，该氧化镁可同时吸附多种离子，对Cd、Cr、Ni、As、Co、P、Se、Be、Bi、Cu、Fe、Mn、V、Zn、Al离子均具有优异的吸附性能。     

苯并咪唑基金属有机骨架/氧化石墨烯复合材料对罗丹明B的吸附

通过对溶剂热“一锅法”合成中碱性溶剂的调整,成功制备了2种形貌不同的Cd(Ⅱ)苯并咪唑基金属有机骨架(Cd-MOF)与氧化石墨烯(GO)的复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对复合材料的结构和性能进行了表征,并研究了其对水中罗丹明 B(rhodamine B,RhB)的吸附性能。结果表明：GO的加入增强了Cd-MOF在水中的稳定性,提高了吸附能力;当溶液pH为3.5,吸附时间为60 min时,吸附率可达约95%。     

苯并咪唑基金属有机骨架/氧化石墨烯复合材料对罗丹明B的吸附

通过对溶剂热"一锅法"合成中碱性溶剂的调整,成功制备了2种形貌不同的Cd(Ⅱ)苯并咪唑基金属有机骨架(Cd-MOF)与氧化石墨烯(GO)的复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对复合材料的结构和性能进行了表征,并研究了其对水中罗丹明B (rhodamine B,RhB)的吸附性能。结果表明:GO的加入增强了Cd-MOF在水中的稳定性,提高了吸附能力;当溶液pH为3.5,吸附时间为60 min时,吸附率可达约95%。     

用于地下水中砷去除的铈铁复合材料的制备和作用机制

对所研制的几种复合型稀土金属铁氧化物吸附剂对饮用水中砷(V)(As(V))的吸附性能进行比较实验, 结果表明铈复合吸附剂(CFA)的吸附性能较好. 利用X射线衍射(XRD)、表面电荷、红外光谱(IR)和X射线光电子能谱(XPS)等测定手段对CFA的性质和吸附机理进行了初步探讨. 材料的XRD表征表明, 稀土铁氧化物材料制备过程中稀土嵌入晶格起到了对铁氧化物规则晶体的破碎作用;通过酸碱滴定计算出来的CFA的零电荷点(pHzpc)为5.8, 结合IR表征揭示了由于材料的金属氧化物表面羟基作用引起的特性吸附对砷的去除起到的重要作用; XPS则表明少量稀土铈在铁基材料中的复合掺杂嵌入可以提高载体铁氧化物的活性, 从而增强了对砷的去除效果.     

磁性Fe3O4负载Schiff碱材料的合成及其吸附Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的性能

分别采用均相法和异相法,将SiO_2包裹的Fe_3O_4与三乙氧基氨丙基硅烷和水杨醛及其衍生物反应,合成了一系列磁性Fe_3O_4负载Schiff碱的吸附材料,并通过红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法对制备的材料进行了全面表征。同时对这类材料在30℃时对水体中的Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能进行了研究,考察了合成方法、pH、离子浓度、材料结构等因素对吸附性能的影响,并研究了吸附材料的再生性能。研究结果表明,这类材料对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)三种金属离子都表现出良好的吸附性能,在pH=1～6范围内,随着pH值的升高吸附量增加。相比较而言,异相法制备的吸附材料的吸附性能优于均相法,而Schiff碱上含有给电子基团的材料的吸附性能比其他基团更优异。这类吸附材料表现出优异的再生性能,经过4次循环后再生率为89.4%。     

Ag/MgO串联协同催化降解偶氮染料

以纳米氧化镁为载体,采用浸渍法制备一系列过渡金属负载型催化剂.测试其对染料的降解性能后筛选出了效果最优的催化剂Ag/MgO,并采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)以及X射线吸收近边结构(XANES)等表征方法对该催化材料的结构特征、微观形...     

树脂基纳米复合材料吸附水中As(Ⅲ)的性能比较研究

分别将水合氧化铁/锆/铈3种纳米颗粒负载到强碱性阴离子交换树脂D201上,制备得到3种树脂基纳米复合材料HFO-201、HZO-201和HCO-201。3种纳米复合材料的比表面积、孔道结构等特征参数通过氮气吸附仪进行测定,并根据Brunauer-Emmett-Teller(BET)和Barrett-Joyner-Halenda(BJH)模型进行计算。通过静态吸附实验考察了各种材料对水中As(Ⅲ)的吸附性能,结果表明,与HFO-201和HZO-201相比较,载铈复合材料HCO-201除As(Ⅲ)表现出更高的吸附容量、更快的吸附速率及更好的吸附选择性;模拟实际污水除砷工艺,开展固定床动态吸附研究,HCO-201的有效处理体积可达2900BV,高于HFO-201和HZO-201的有效处理体积(300BV、1150BV),吸附饱和后的HCO-201纳米复合材料可以通过NaOH-NaCl混合溶液实现完全再生。通过X射线光电子能谱(XPS)初步分析,HCO-201除砷机理可能是负载的Ce先氧化As(Ⅲ)成As(V),再进行吸附,从而实现As(Ⅲ)的强化去除。     

硅胶G基纳米钛酸锶钡吸附富集-火焰原子吸收法对水中Pb~(2+)的测定

采用溶胶-凝胶法制备了硅胶G基纳米钛酸锶钡,并且用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)进行了表征.系统地研究了该物质对水中铅的吸附性能.提出了硅胶G负载纳米钛酸锶钡分离富集,FAAS法测定水中痕量铅的新方法.结果表明,纳米钛酸锶钡能够负载于硅胶G表面,制成蚕茧状颗粒吸附材料.在pH值为4～6时,该吸附剂对水中的铅离子具有很强的吸附能力,静态吸附容量达到86.28m/g.吸附在硅胶G负载纳米钛酸锶钡上的铅离子可用1mol/L的硝酸完全洗脱下来,经硅胶G负载纳米钛酸锶钡富集10倍后,方法检出限为7.4μg/L.用于河水和自来水中痕量铅的测定,结果满意.     

聚苯乙烯系席夫碱螯合树脂的制备及其对Hg(Ⅱ)的吸附性能研究

通过大孔氯甲基化聚苯乙烯树脂的化学改性,制得了与金属离子具有良好配位性能的聚苯乙烯系席夫碱螯合树脂PSCS,借助红外光谱、扫描电镜和元素分析等方法对PSCS进行了表征。采用静态吸附的方法,研究了PSCS树脂对水体中Hg(Ⅱ)的吸附性能,分别考察了介质pH、接触时间、金属离子初始浓度等因素对PSCS吸附Hg(Ⅱ)的影响。结果表明,当Hg(Ⅱ)溶液初始浓度在10~200mg/L范围内,PSCS对Hg(Ⅱ)的去除率均可保持在97%以上,显示了良好的Hg(Ⅱ)去除能力。PSCS对Hg(Ⅱ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,说明该螯合树脂对Hg(Ⅱ)的吸附是化学吸附和物理吸附的共同结果。     

螯合树脂S930对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能与作用机理研究

通过静态吸附和动态吸附研究系统分析了螯合树脂S930对单组分与双组分体系中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附行为,经结构表征(FT-IR、XPS)与软硬酸碱理论(HASB)深入探讨了3种金属离子在S930树脂上的作用机理。结果表明,树脂吸附金属离子的最佳pH值为5.0左右,且对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir方程,而对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合Freundlich方程。吸附过程在6h左右达到平衡,且符合Lagergren二级吸附动力学模型,表明化学作用是吸附速率决定步骤。Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的动态吸附过程符合Thomas模型。FT-IR、XPS及HASB同时证明树脂对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的作用包括离子交换与配位作用,而对Cd(Ⅱ)的作用以离子交换为主,是树脂对Cd(Ⅱ)吸附选择性较差的主要原因。     

掺铁羟基磷灰石对铅镉砷的去除性能研究

采用超声-微波水热的方法制备羟基磷灰石过程中添加FeCl3.6H2O,得到对铅（Pb）、镉(Cd)、砷(As) 均具有去除能力的弱晶态掺铁羟基磷灰石（Fe-HAP）材料。通过X射线衍射、Ｘ射线光电子能谱、比表面积分析等研究了Fe-HAP的结构性质,并探究了不同合成工艺下对吸附As(Ⅴ)、Pb2+、Cd2+的影响,并通过设计正交实验对各因素进行分析评估。结果表示：对As(Ⅴ)的去除,最佳掺铁量为40%、pH为9.5、超声-微波时间为15min,最大饱和吸附量为49.4 mg/g;对Pb2+、Cd2+的去除,最佳掺铁量为20%、pH为11、超声功率为200W、超声-微波时间为15min,最大饱和吸附量为1000mg/g、339.3 mg/g。正交试验验证表明Fe/(Fe+Ca)摩尔比是影响材料吸附Pb2+、Cd2+的最主要的因素;而对于吸附As(Ⅴ),合成pH的影响最大。Fe-HAP对Pb2+、Cd2+、As(Ⅴ)的去除归因于吸附-沉淀作用。     

自掺杂型锑氧化物材料的制备、表征及其对Sr(Ⅱ)的吸附性能

90Sr是核电站放射性废液中需要重点去除的核素之一,水合锑氧化物Sb2O5·mH2O可以在酸性条件下选择性吸附脱除90Sr.本文在以醇为溶剂的无水体系中,以化学性能较稳定且毒性低的SbCl3为原料,以紫外线照射辅助双氧水氧化及控制水解两步法制备出自掺杂型锑氧化物Sb(Ⅲ)/Sb2O5.文中采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱对材料结构进行结构表征,并采用批量实验方法研究不同Sb(Ⅲ)/Sb(total)比例与Sr(Ⅱ)吸附性能的相关性,以及溶液pH值对Sr(Ⅱ)吸附性能的影响.实验结果表明:Sb(Ⅲ)可在较大的比例范围内共存于立方烧绿石型Sb2O5晶格内,形成良好的固溶体Sb(Ⅲ)/Sb2O5;制备过程中通过控制醇溶剂的类型、氧化剂的添加方式以及两步反应温度,可以获得具有不同氧化率,即不同Sb(Ⅲ)/Sb(total)比例的Sb(Ⅲ)/Sb2O5材料;其中Sb(Ⅲ)/Sb(total)比例为49.8%的锑氧化物材料吸附性能最好,在纯水体系下对Sr(Ⅱ)的分配系数为6.6×107mL·g-1,在pH=3-13范围内对Sr(Ⅱ)具有良好的吸附性能,并且在本文实验条件下,Sr(Ⅱ)在锑氧化物材料上的吸附更好地符合Langmuir吸附模型.     

纳米氧化镁对Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的吸附特性

采用乳液法制备不同形貌的花状和片状MgO纳米粒子并研究其对Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的吸附性能。运用静态吸附实验考察吸附时间和吸附剂MgO用量对Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的去除率影响,探讨MgO纳米粒子的微观机构对其吸附性能的影响机制。结果表明,花状MgO和片状MgO对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)离子表现出优异的吸附性能,对金属离子的去除效果是Cu(Ⅱ)Cr(Ⅵ)Cr(Ⅲ),5min基本达到吸附平衡;花状MgO对金属离子Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的吸附性能明显优于片状MgO,这归因于比表面积大、多孔结构的花状MgO为金属离子提供更多的吸附活性位。与Temkin模型和Freundlich模型相比,Langmuir等温吸附模型更符合MgO样品在含Cu(Ⅱ)离子溶液体系中对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)离子的吸附过程,这意味着Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)离子在MgO纳米粒子表面的吸附属于单分子层吸附。花状和片状MgO对金属铬离子的吸附行为符合伪一级动力学模型。     

吡啶类螯合树脂对Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)吸附分离特性的研究

以自合成的氨基吡啶(ANA)树脂为吸附剂,研究其对单组分重金属离子的吸附行为和在双组分体系中对目标重金属离子的分离去除能力。单组分静态吸附实验结果表明,在pH值为5条件下,ANA树脂对Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附容量分别达到1.022mmol/g和0.446mmol/g。静态吸附等温线和动力学过程可采用Langmuir方程和Lagergren二级动力学方程进行拟合。在Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)双组分体系下,Cu(Ⅱ)的吸附量较单组分大,高浓度Ni(Ⅱ)条件下,Cu(Ⅱ)在ANA树脂上具有更好的吸附选择性能。前222BV、248BV出水中,Ni(Ⅱ)纯度分别高达100%、99.999%,经简单浓缩处理即可进行回收利用,为树脂在高纯金属制备技术中的应用提供理论指导和技术支持,同时在有色金属资源的深度提纯和高级应用中具有重要的经济和战略意义。