改性硅藻土对富营养化水体中磷的吸附行为

以硅藻土原土为原料,通过碱洗及浸渍负载羟基氧化铁对其进行改性,利用SEM、XRD及物理吸附仪对改性硅藻土的形貌、比表面积等进行表征,并研究了改性硅藻土对富营养化水体中磷的吸附性能。结果表明,(1)改性后,硅藻土杂质元素减少,孔径明显增大,比表面积增大23倍,并有效负载了β-FeO(OH);(2)其对磷的吸附受温度及pH值的影响,温度越高,达到吸附平衡时间越短,吸附容量也越大;在pH值为4~11之间,吸附容量随pH的增大而减小;(3)拟二级反应动力学方程,能准确地描述改性硅藻土对磷的吸附,而粒内扩散,不是改性硅藻土对磷吸附的唯一控制步骤;(4)改性硅藻土在富营养化水体中对磷的吸附行为,符合Freundlich等温线方程,其吸附过程为物理吸附,吸附过程焓变(H)为39.949kJ/mol,各温度下的自由能变(G)均小于零,熵变(S)均为正值,该吸附过程是自发的吸热物理过程。     

花生壳吸附水中Cr6+的研究

研究了花生壳对Cr6+吸附的动力学特点,探讨了Cr6+,初始浓度、溶液的pH值及温度对Cr6+吸附效果的影响.结果表明,在Cr6+初始浓度＜100mg/L,溶液的pH值≤2.0,温度＜40℃的操作条件下,该方法具有实际应用的可能性.此吸附过程符合Lagergren准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模式.     

Preparation of acid-resistant magnetic adsorbent for effective removal of p-nitrophenol

Bilayer-silane-coated Fe₃O₄ nanoparticles with inner layer of tetraethoxy silane（TEOS） and outer layer of vinyltriethoxysilane （VTEO） were generated to enhance their acid resistance.These nanoparticles were copolymerized with vinylbenzyl chloride（VBC） using suspension polymerization,and then post-crosslinked.The resulting hypercrosslinked magnetic resin M150 presented specific bimodal property with large specific surface area of 1109 m²/g.It exhibited more excellent adsorption capacity of p-nitrophenol compared to another two magnetic adsorbents Ql 50 and MIEX^.Moreover,the acid stable property of the magnetite in M150 extended its application at low pH value.     

甲烷与含氮有机杂环化合物吸附作用的DFT研究

根据煤中氮的存在形式,提炼出11种具有不同杂化方式及含氮量的有机环状化合物.应用密度泛函理论(DFT)模拟方法对甲烷在这11种含氮化合物上的吸附模型进行结构优化,并结合吸附能、电荷分布及静电势能面的分析,从微观角度考察了甲烷与这些化合物之间的相互作用.计算结果表明:甲烷与含氮化合物的相互作用能在3.81-6.82kJ·mol-1范围内,且通过氢键和静电力相互作用;当化合物中氮的杂化方式为sp2时,其与甲烷的作用能大于sp3杂化方式的;当化合物中的氮含量增加时,可以提供更多的甲烷吸附位点.     

CH4, CO2和H2O在非金属原子修饰石墨烯表面的吸附

煤层气(矿井瓦斯)是一种有望替代传统化石燃料,如煤、石油和天然气的非常规气体. 作为可得的清洁能源,它的利用被认为是节能和经济的选择. 在本工作中,非金属原子X(X=H,O,N,S,P,Si,F,Cl)修饰的石墨烯(Gr)被用来代表具有结构异性的煤表面模型. 通过密度泛函理论系统地研究了煤层气组分Y(Y=CH₄,CO₂,H₂O)在非金属原子修饰石墨烯上的吸附作用. 结果表明Y在非金属原子修饰石墨烯上的吸附均为物理吸附. 态密度和差分电荷密度共同表明了这种弱的相互作用.其中,H和Cl对CH₄的作用较大; N、O、F、Cl对CO₂的作用较强; N,Cl对H₂O的影响不容忽视. 总的来说,吸附能大小依次为：H₂O>CO₂>CH₄. 因此,在CH₄富集的煤层里注入H₂O或CO₂可以与CH₄形成竞争吸附,进而提高煤层气采收率. 本工作提供了在分子水平下煤层气与非金属原子修饰石墨烯之间的相互作用的详情,并为煤层瓦斯的开采与分离提供了有用的信息.     

官能团修饰对MOF-5的气体分子吸附影响

采用紧束缚近似计算方法,研究了金属有机骨架(MOF-5)和不同官能团(―NO2,―NH2,―CH3,―OZn)修饰后的MOF-5不同吸附位点的CO2等温室气体和部分工业废气吸附性能以及对不同气体的选择性吸附能力.结果表明,对于未修饰的MOF-5,位点I和II是主要的吸附位点,最大吸附能可达-0.25eV.官能团修饰提高了MOF-5对CO2的吸附能力,其与官能团活性和局部位型密切相关.其中―NO2修饰使各位点的CO2吸附能力都有一定提高.同时,―NO2修饰后MOF-5对空气环境(O2,N2,H2O,CO2),工业废气环境(CO2,CO,NO,NO2,SO2,SO3)中不同气体有明显的选择性吸附能力.     

电化学间接测量法研究谷胱甘肽在多壁碳纳米管和活性炭上的吸附

选取谷胱甘肽(GSH)作为小分子代表物,利用Cr(VI)与GSH的相互作用,即K2Cr2O7/H2SO4溶液加入GSH前后Cr(VI)还原峰电流值的差异,通过差分脉冲伏安法(DPV)的测定,可以间接测出GSH的含量.尝试将这种电化学间接测量法应用于研究多壁碳纳米管(MWCNTs)与商业活性炭(AC)对GSH的吸附行为.利用该方法可以确立GSH在二者的吸附量(Q)与吸附平衡浓度(Ce)的关系,绘制吸附等温曲线.根据Langmuir方程和Freundlich方程的拟合分析,证明了与商业活性炭相比,GSH在MWCNTs上的吸附更倾向Freundlich模型,即多分子层吸附.利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)进行形貌表征,发现MWCNTs具有发达的堆积孔结构,有利于GSH小分子内扩散和吸附,与实验结果一致.     

α-Fe2O3/SiO2纳米颗粒混合体系表面的酸碱性质及其对重金属离子的吸附行为

以Fe(NO₃)₃·9H₂O和正硅酸乙酯(TEOS)为原料, 通过溶胶-凝胶法和辅助模板法分别制备了纳米α-Fe₂O₃和SiO₂, 并对所合成样品进行了粉末X射线衍射(XRD)和BET表征. 使用自动电位滴定仪测定了α-Fe₂O₃/SiO₂纳米颗粒混合体系的表面酸碱性质. 研究了在不同pH下α-Fe₂O₃/SiO₂混合体系对Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺离子的吸附行为. 基于上述实验数据, 用WinSGW软件计算了α-Fe₂O₃/SiO₂混合体系表面酸碱配位常数, 并得出结论: α-Fe₂O₃/SiO₂混合体系表面反应为单一脱质子反应≡XOH ⇔ ≡XO^-+ H⁺(lg K = -8.19±0.15), 明显区别于同时具有加质子和脱质子反应的α-Fe₂O₃/SiO₂/γ-Al₂O₃, α-Fe₂O₃/γ-Al₂O₃和SiO₂/γ-Al₂O₃等纳米颗粒混合体系. 在此基础上拟合得到α-Fe₂O₃/SiO₂混合体系吸附重金属离子Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺的表面络合反应平衡常数分别为:
≡XOH + M²⁺ ⇔ ≡XOM⁺+ H⁺ [lg K = -3.1, -3.6, -3.8 (M = Cu, Pb, Zn)].
≡XOH＋M²⁺＋H₂O ⇔≡XOMOH＋2H⁺[lg K = -8.8, -8.0, -10.5 (M = Cu, Pb, Zn)]     

一个与吸附剂浓度有关的Langmuir等温式

实验测定了不同吸附剂浓度下, 高岭土对Pb(II)和Cu(II)的吸附作用, 结果表明存在明显的吸附剂浓度效应, 即吸附等温线随吸附剂浓度升高而降低. 采用传统的Langmuir 吸附等温式对实验数据进行拟合表明, 此等温式可准确地描述给定吸附剂浓度下的吸附结果, 但不能预测其吸附剂浓度效应. 根据表面组分活度(SCA)模型, 假设吸附剂颗粒间存在相互作用, 吸附剂表面吸附位的活度系数不等于1, 而应为吸附剂浓度的函数, 推导出了一个与吸附剂浓度有关的Langmuir (Langmuir-SCA)方程. 运用高岭土吸附Pb(II)和Cu(II)以及文献中蛭石吸附Zn(II)和Cd(II)、咖啡吸附Pb(II)的实验数据检验方程的适用性, 结果表明Langmuir-SCA方程可准确地描述所观察到的吸附剂浓度效应. 方程的两个内禀参数, 热力学平衡常数(K_eq)和特征饱和吸附量(Γ_m⁰), 与吸附剂浓度无关, 并可由吸附实验数据拟合求得.     

聚甲基丙烯酸甲酯-牛血清白蛋白核壳纳米粒子在金表面的吸附过程及在传感器中的应用

利用铜离子引发体系, 制备出核层为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)壳层为牛血清白蛋白(BSA)的PMMA-BSA核壳纳米粒子. 通过透射电子显微镜(TEM)表征, 直接观察到PMMA-BSA纳米粒子的核壳结构.结合X射线光电子能谱(XPS)测试, 分析PMMA-BSA纳米粒子的表面成分, 证明PMMA-BSA纳米粒子的壳层是BSA. 利用带耗散的石英晶体微天平(QCM-D)研究了PMMA-BSA纳米粒子在金片表面的吸附行为. 频率的迅速下降, 耗散因子的快速上升, 说明PMMA-BSA粒子快速地吸附到金片表面. 利用磷酸盐缓冲液反复冲洗时, 频率和耗散没有变化, 表明PMMA-BSA 纳米粒子在金片上吸附较牢固. 以金电极为基底电极, 吸附PMMA-BSA纳米粒子后, 利用戊二醛修饰粒子壳层, 再通过氨基与醛基的反应来固定葡萄糖氧化酶, 制备出电流型葡萄糖传感器. 电化学测试表明该传感器对葡萄糖具有良好的电流响应, 在0.3 V的工作电位下, 响应电流与葡萄糖浓度在0.20-5.85 mmol·L^-1范围内呈现出较好的线性关系, 相关系数为0.989. 传感器的灵敏度高达28.6 μA·L·mmol^-1·cm^-2, 响应时间仅为11 s. 传感器还具有良好的稳定性, 在25℃下储存30 d, 响应电流仅下降了16%.