烷基聚葡糖苷溶液的表面吸附平衡的动力学

用吊片法和气泡最大压力法分别测定了烷基聚葡糖苷（APG）C9.6G1.3水溶液的平衡和动态表面张力，研究了APG水溶液表面的吸附平衡、动力学及其影响因素。测得其cmc(临界胶束浓度）为0.032g/L。吸附过程由初始的扩散控制转变到势垒控制，吸附势垒为4－7kJ/mol。温度升高，平衡和动态表面张力均减小，吸附量增加；加入无机盐，平衡和动态表面张力增大，吸附量亦增加；醇类的吸附使动态表面张力下降速度加快，表明APG与醇分子间有协同吸附作用。     

CTAB水溶液表面的吸附动力学

用最大气泡压力法测定了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液的动态表面张力,研究了CTAB水溶液表面吸附的动力学及其影响因素。结果表明,吸附过程由初始的扩散控制经混合控制过渡到势垒控制。扩散控制吸附速率快,时间短;势垒控制速率慢,时间长,吸附势垒一般为4～10kJ.mol^-^1。温度升高,动态表面张力减小,但吸附机理不变;无机盐或醇类的加入对势垒值影响不大,但对扩散控制步骤的影响较大。     

蓖麻油酸甲酯乙氧基化物水溶液的动态表面张力

用最大气泡压力法分别测定了不同环氧乙烷(EO)加合数(10、12、14、16、20)的蓖麻油酸甲酯乙氧基化物(ECAME)水溶液的动态表面张力(DST)。考察了浓度、温度和无机电解质对DST的影响,探讨了不同浓度时DST参数(动态表面张力特性参数n,平衡时间t^*,曲线最大斜率R_1/2)的变化规律。结果表明,随着EO数由10增加到20,DST不断增大;随着浓度由0.5×10^-5 mol/L增加到10×10^-5 mol/L,n由3.02减小到1.05,t^*值由14.45减小到2.29,R_1/2由0.43增大到6.44,则动态表面活性增大,DST降低;随着温度由25 ℃升高至45 ℃,DST降低;吸附初期DST曲线随无机电解质浓度的增大而升高,吸附后期DST曲线随无机电解质浓度的增大而降低。和常规的脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)相比,ECAME的动态表面活性更加优异,这为开拓ECAME的应用指明了新的方向。     

荧光探针法研究连接基团对双子型阳离子表面活性剂聚集行为的影响

利用荧光探针法和表面张力法测定了新型双子型阳离子表面活性剂的临界胶团浓度(cmc)、最低表面张力(γ_cmc)、胶团微极性和胶团聚集数(N_agg),探讨了连接基团对此类表面活性剂在水溶液中聚集行为的影响.结果表明,当连接基团增长时,cmc和胶团微极性增加,γ_cmc增大,N_agg减少,表面活性降低,在溶液中自发形成胶团的能力减弱.     

含酯基和酰胺基季铵盐阳离子表面活性剂的合成

以取代苯甲酰氯、长链伯胺(n为12,14,16)、氯乙酰氯和N,N-二甲基乙醇胺为原料,合成了一系列、含酯基和酰胺基的季铵盐阳离子表面活性剂目标产物(I-12,I-14,I-16)。通过FTIR和¹H-NMR对中间体和目标产物分子结构进行表征。在25℃,用电导率法和界面张力法分别测定表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)和表面张力(γ),I-16的CMC值达到4.30×10^-5mol·L^-1,计算目标产物胶束化标准吉布斯自由能(ΔG_mic⁰)、饱和吸附量(Γ_max)、空气-水界面上吸附分子的最小截面积(A_min)、降低溶液表面张力的效率(pC₂₀)和降低溶液表面张力的能力(π_CMC)。用透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)研究I-16在水溶液中的聚集行为。在25℃,测试了表面活性剂的泡沫性能和乳化性能。结果表明,该系列表面活性剂具有较好的表面活性,其中I-16泡沫稳定性达到100%,I...     

新型三硅氧烷表面活性剂的合成与界面性能

低聚乙二醇单甲醚和环氧氯丙烷在相转移催化剂(P.T.C)存在下合成出低聚乙二醇甲醚缩水甘油醚, 然后与氨丙基三硅氧烷进行开环反应, 合成出了新型的三硅氧烷表面活性剂Me₃SiOSiMeROSiMe₃ [R＝(CH₂)₃N(CH₂CH(OH)CH₂- (OCH₂CH₂)_xOCH₃)₂, x＝1, 2]. 通过¹H NMR确证了这些目标产物的结构, 并且通过测定其水溶液的平衡表面张力研究了其表面活性. 在浓度约为10^－4 mol•L^－1时可以将水的表面张力降低至约21～22 mN•m^－1.     

含氟表面活性剂溶液的动态表面张力研究

本文研究了阳离子氟表面活性剂CF₃CF₂CF₂O(CF(CF₃)CF₂O)₂CF(CF₃)CONH(CH₂)₃N⁺(C₂H₅)₂CH₃I^-(简写FC-4 )的动态表面性质，利用Krüss K12和MBP动态表面张力仪分别测定了该体系的平衡表面张力和动态表面张力。由平衡表面张力测定结果得到了临界胶束浓度和表面吸附量。利用渐进的Ward and Tordai方程对动态数据进行了分析。结果表明：在吸附的最初阶段符合扩散控制模型，而在吸附的后期，证明了吸附势垒的存在，表明在吸附后期属于混合动力学模型。计算得出25 ℃时，该体系势垒约在25到35 kJ/mol. 由于氟表面活性剂分子间作用力小，表面压是导致吸附势垒的主要原因。     

NOx在担载CeO2的纳米ZrO2上的吸附研究

通过反相微乳液法制备了纳米级高比表面积ZrO₂粉体材料,用TEM,XRD和氮气吸附BET比表面积等手段对其进行了表征,研究了Ce(NO₃)₃溶液浸渍的ZrO₂粉体对氮氧化物的吸附活性.实验结果表明,5%Ce/ZrO₂样品室温时可吸附NO_x的最大值为34.5mg;100℃时为17.5mg;200℃时可达9.5mg.对比表明,同样条件下微乳液法制备的ZrO₂对NO_x的最大吸附量是一般沉淀法制备的ZrO₂样品的2.5倍.纳米级ZrO₂的特殊孔结构可能是导致微乳液法制备的ZrO₂样品吸附量较高的主要原因.     

铁酸锰/腐植酸复合材料制备及其对亚甲基蓝吸附性能

采用化学共沉淀法合成了一种腐植酸(Humic Acid,HA)包覆铁酸锰型磁性复合材料(MnFe₂O₄/HA)。采用扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术手段对其进行表征和分析表明,合成产物颗粒大小约200 nm,具有典型的尖晶石结构,腐植酸成功包覆在MnFe₂O₄颗粒表面,饱和磁化强度为34.01 A·m²/kg,在外界低磁场作用下30 s内便可从水溶液分离。 MnFe₂O₄/HA对亚甲基蓝的吸附是一个准二级动力学过程,在2 h达到平衡,较好的符合Langmuir吸附模型。 与MnFe₂O₄相比其对亚甲基蓝的吸附能力显著增强,室温下pH=9时最大吸附量可以达到29.94 mg/g。 MnFe₂O₄/HA可以作为一种有效去除水体中亚甲基蓝污染物的吸附材料。     

C12-m-C12型阳离子Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿性

利用座滴法和电泳法研究了阳离子Gemini表面活性剂C₁₂-m-C₁₂·2Br^-(m=4、6、8、10)在煤沥青表面的润湿性质及吸附机理。结果表明, 表面张力均随表面活性剂浓度的增大而减小, 超过临界胶束浓度(CMC)后趋于平稳, 接触角θ和铺展系数S的变化趋势与表面张力类似; 在所研究浓度范围内,C₁₂-10-C₁₂型表面活性剂的γ_lg~cosθ曲线符合Zisman理论, 且侵湿功(W_i)与表面张力也呈线性关系; 煤沥青表面的Zeta电位随表面活性剂浓度的增加从负电变为正电,最后趋于平稳, 且零电位对应的浓度比CMC至少低一个数量级; C₁₂-8-C₁₂型Gemini表面活性剂能显著改变煤沥青表面的润湿性. 由Gemini表面活性剂在煤沥青表面润湿结果及Zeta电位可以看出, C₁₂-m-C₁₂型Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿是静电作用和范德华吸附共同作用的结果; 润湿过程可分为三个阶段。     

立方体纳米Cu2O吸附热力学及动力学的粒度效应研究

采用不同粒径的单一(100)晶面的立方体纳米Cu₂O作为模型材料, 研究了粒径和温度对其吸附动力学和吸附热力学性质的影响规律. 基于已建立的纳米材料吸附热力学和动力学理论, 推导出了单一(100)晶面立方体纳米Cu₂O材料的吸附热力学和吸附动力学性质与粒径之间的关系式. 实验结果与理论预测结果一致: 随着纳米Cu₂O粒径的减小, 吸附速率常数增大而吸附活化能和吸附指前因子减小; 标准摩尔吸附Gibbs自由能 Δ_a $G^{\rlap{-}0}_{m}$减小而标准吸附平衡常数ln $K^{\rlap{-}0}$、 标准摩尔吸附焓 Δ_a $H^{\rlap{-}0}_{m}$和标准摩尔吸附熵 Δ_a$S^{\rlap{-}0}_{m}$均增大, 且以上参数均与粒度的倒数具有较好的线性关系.     

部分还原氧化石墨烯-Fe3O4对水中Mn(Ⅱ)的快速去除

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO), 继而用一步共沉淀法制备了部分还原氧化石墨烯-四氧化三铁复合物(PRGO-Fe₃O₄). 采用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线能量色散光谱(EDX)、 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 选区电子衍射(SAED)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对其进行了分析表征; 考察了pH值、 接触时间、 吸附材料用量、 共存物质、 GO的还原、 循环使用次数等因素对Mn(Ⅱ)吸附行为的影响. 结果表明, PRGO-Fe₃O₄中Fe₃O₄颗粒分布均匀, 大小为15~20 nm, 剩磁和矫顽力均很小. 因Fe₃O₄颗粒的锚定作用, 石墨烯片层很薄, 使PRGO-Fe₃O₄对Mn(Ⅱ)表现出高效的吸附性能和良好的循环使用性能: 当pH=7、 PRGO-Fe₃O₄用量为500 mg/g时, 对201.3211 mg/L的Mn(Ⅱ)溶液仅3 min即达吸附平衡, 吸附率和吸附量分别为99.35%和404.49 mg/g, 磁分离仅需10 s, 经5次循环吸附后, 容量保持率为首次的78%. 机理与热力学研究结果表明, 吸附为吸热、 自发的单层化学吸附.     

季铵功能化的金属有机骨架对水中双氯芬酸钠的高效吸附与去除

通过两步合成法制备了季铵功能化的金属有机骨架MIL-101（Cr）即MIL-101（Cr）-NMe₃,并考察了该材料对双氯芬酸钠（DCF）的吸附行为。通过不同浓度的DCF在MIL-101（Cr）-NMe₃吸附剂上的动力学数据,以及在不同温度下的吸附平衡等温线和MIL-101（Cr）-NMe₃吸附剂的重复使用性能考察,发现该材料对DCF的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附平衡等温线符合Langmuir等温吸附模型,在20℃下的最大吸附量为310.6 mg/g,5次循环使用后吸附量未明显减少。MIL-101（Cr）-NMe₃对DCF的吸附作用机理可归结为静电相互作用和π-π相互作用,吸附效果远大于未修饰氨基的MIL-101（Cr）。可以预见该材料对水中DCF的去除具有良好的应用前景。     

新型多级微/介孔固态胺吸附剂的制备及其CO2吸附性能研究

将HZSM-5与MCM-41按不同质量比混合得到复合分子筛载体,以四乙烯五胺(TEPA)为改性剂,采用浸渍法将其负载到复合分子筛上,制备了一系列新型的具有多级微/介孔结构的固态胺吸附剂。采用N₂吸脱附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)等手段对吸附剂进行表征。在固定床反应器中考察了HZSM-5和MCM-41的质量比、TEPA负载量、吸附温度、进气流量和CO₂分压等因素对CO₂吸附性能的影响。结果表明,当HZSM-5与MCM-41的质量比为1:1、TEPA负载量为30%、吸附温度为55℃、进气流量为30 mL/min时,平衡吸附量高达3.57 mmol/g,且经10次吸脱附循环后,吸附量仅下降8.1%。HZSM-5/MCM-41-30%TEPA对CO₂的吸附过程包括快速的穿透吸附和相对缓慢的逐渐平衡阶段,且穿透吸附量接近于平衡吸附量的80%。HZSM-5/MCM-41-30%TEPA对CO₂的吸附过程符合Avrami动力学模型,表明CO₂吸附是物理吸附和化学吸附的结果。     

Se和SeO2在O2/CaO (001)表面吸附反应的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理和平板模型构造了最稳定的O₂/CaO（001）表面,通过优化Se和SeO₂在此表面可能的初始吸附结构得到最佳吸附构型,分析了Se原子在O₂/CaO（001）表面向SeO₂的转化。结果表明,Se原子在O₂/CaO（001）表面的稳定吸附构型主要有两种,即O-Se-O和O-O-Se基团,其中,O-O-Se基团的Se终端具有一定化学活性;Se在O₂/CaO（001）表面向SeO₂转化所需反应能垒小于均相条件下生成SeO₂所需反应能垒,表明CaO不仅作为吸附剂,也能促进Se向SeO₂的转化;SeO₂分子在O₂/CaO（001）表面发生化学吸附时,吸附基底的部分价电子转移至SeO₂分子轨道中。     

SnNb2O6纳米片的合成及对达氟沙星的吸附

通过水热反应制备了新型SnNb₂O₆纳米片吸附剂, 并利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和比表面积及孔径分析等手段对其结构和形貌进行了表征. 以第三代喹诺酮类抗生素达氟沙星为吸附质, 进行了影响因素实验、 吸附动力学实验及等温吸附实验, 探究了SnNb₂O₆对达氟沙星的吸附性能和吸附机理. 实验结果表明, SnNb₂O₆吸附剂具有片状形貌, 层状单斜相晶体结构, 比表面积为52.89 m²/g. 吸附剂用量、 吸附温度、 溶液pH值及吸附时间均对吸附率有一定影响. 相应的等温吸附曲线可以较好地拟合Freundlich方程, 且动力学实验数据可以用拟二级动力学方程描述, 其中液膜扩散为主要控制步骤. 在35 ℃下, 吸附剂用量为0.09 g, 控制溶液pH值为6.02时, 吸附30 min即可达到较好效果, 此时达氟沙星的吸附去除率为93.1%.     

Adsorption and desorption kinetics of CmE8 on impulsively expanded or compressed air–water interfaces

The adsorption kinetics of C_mE₈ (m=10, 12, and 14) at an air–water interface are investigated. A pendant bubble is formed in aqueous surfactant solution and allowed to attain equilibrium. The bubble is then impulsively expanded or compressed with some change of area large enough to appreciably deplete or enrich the surface concentration and change the surface tension. The surfactant is then allowed to re-equilibrate. The surface tension evolution during this process is measured using video images of the pendant drop. The surface tension evolution is compared to mass transfer arguments. First, the re-equilibration of interfaces laden with C₁₄E₈ are studied. For compressed interfaces, surfactant must desorb to restore equilibrium. The surface tension rises more slowly than predicted by a diffusion-controlled evolution, implying that the re-equilibration is mixed diffusive-kinetic controlled. By analyzing the surface tension evolution in terms of a mixed kinetic-diffusive model, values for the kinetic constants for adsorption and desorption are found. These results are compared to those obtained previously for C_mE₈ (m=10 and 12). For all of these molecules, the adsorption rate constant is similar (β₁=5.6±1.0×10⁻⁶ cm³ (mol s)⁻¹). However, the desorption rate constant (₁) varies strongly. Increasing m by 2 lowers the desorption rate constant ₁ by nearly a factor of 15. This is consistent with an increased resistance to re-immersion into water with the length of a hydrocarbon chain.     

Desorption kinetics of surfactants at fluid interfaces by novel coaxial capillary pendant drop experiments

Surfactants appear in multiphase fluid systems in which the interface and the adjacent bulk phase have been removed from equilibrium. Here, a new method is described for the measurement of rate constants of desorption of surface-active materials from fluid/fluid interfaces and the extent to which adsorption is reversible: the coaxial capillary pendant drop experimental technique.

Kinetic constants are determined by desorption experiments in pendant drops in which the interface adjacent to a surfactant solution is removed from equilibrium by replacing the subphase of the drop with pure water. Further, we demonstrate that although the rate of subphase exchange is comparatively slow with respect to the desorption timescale, it is possible to resolve desorption processes which occur under local equilibrium with the adjacent bulk phase from those that are determined in part by sorption kinetics. Experiments which measure the desorption kinetic coefficient, , using a homologous series of n-alkyl (C₈, C₁₀, C₁₂, C₁₄) dimethyl phosphine oxides are presented.     

分级多孔γ-Al2O3空心微球微波水热法制备及其对刚果红的快速吸附

以KAl(SO₄)₂和尿素为前驱体,通过微波水热法于180 ℃反应20 min,经600 ℃焙烧2 h制得分级多孔γ-Al₂O₃空心微球.所制备的样品被用于吸附典型有机染料刚果红(CR)溶液.结果表明,制备的γ-Al₂O₃空心微球直径为0.8-1.0 μm,厚度约为200 nm.此γ-Al₂O₃空心微球具有高的比表面积(243 m²·g^-1)和分级大孔-中孔结构,此结构非常有利于液相过程中的质量传递.微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球比水热法制备的γ-Al₂O₃和商用的γ-Al₂O₃样品显示出更快和更强的吸附性能.此样品的吸附数据很好地符合假二级速率方程和Langmuir吸附理论模型.从Langmuir吸附理论模型计算得到微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球的最大吸附量(q_max) 25 ℃时高达515.4 mg·g^-1.由于具有分等级结构、高比表面积、大的孔容和吸附能力,微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球样品有望成为一种具有很好应用潜力的环境吸附剂.