球形纤维素纳米纤丝气凝胶的制备及性能表征

以桉木纸浆为原料,制备了不同纤维素质量分数（1%、1.5%、2%和2.5%）的球形纤维素纳米纤丝（CNF）气凝胶。通过扫描电子显微镜（SEM）、全自动比表面积与孔隙度分析（BET）仪、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）仪、组合型多功能水平X射线衍射（XRD）仪和热重分析（TG）仪等技术对制备的CNF气凝胶的进行表征。结果显示：制备的CNF气凝胶为球状,是一种具有三维网络结构的介孔材料,其密度为0.0248~0.0427 g/cm³,孔隙率≥97.33%,孔径≤19.4 nm。该气凝胶材料具有纳米纤维素的红外特征峰,其晶型结构仍然为纤维素Ⅰ型结构,且拥有良好的热稳定性,当CNF质量分数为2%时,气凝胶的最大失重速率温度（T_max）为306.52 ℃。伴随着CNF质量分数的增加,CNF气凝胶的密度、孔隙率逐渐减小,孔体积、BET比表面积先增大后减小,孔径先减小后增大。     

磁性二氧化硅/壳聚糖复合气凝胶的制备及其对铜离子的吸附研究

采用共沉淀法制备四氧化三铁，通过改进Stober法将二氧化硅包裹在四氧化三铁表面，制备磁性二氧化硅，进一步制得磁性二氧化硅/壳聚糖复合气凝胶。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积测试(BET)和红外光谱分析(FT-IR)对其结构进行表征。结果表明，复合气凝胶的比表面积为24.93 m²/g，平均孔径为19.02 nm，是一种介孔材料，有利于对铜离子的吸附。考察了p H、复合气凝胶用量和铜离子初始浓度对吸附性能的影响。当p H为6.0、复合气凝胶用量为50 mg、铜离子初始质量浓度为10 mg/L时，复合气凝胶对铜离子的吸附率达98.99%，且循环使用4次后吸附率仍较高。复合气凝胶对铜离子的吸附过程遵循Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程，是一种熵增、吸热自发的化学吸附过程。     

Ce-N共掺杂TiO_2/纤维素气凝胶的制备及光催化性能

以微晶纤维素为原料,NaOH/尿素体系为溶剂,制备纤维素水凝胶。以钛酸四丁酯、硝酸铈等为原料,与纤维素水凝胶复合,制备Ce及Ce-N共掺杂TiO_2/纤维素复合气凝胶。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其进行表征,并采用吸附亚甲基蓝的方法对其光催化性能进行测试。研究结果表明Ce-N共掺杂TiO_2/纤维素复合气凝胶为白色固体。XRD和FT-IR分析结果表明复合气凝胶内含有钛元素。SEM分析结果表明复合气凝胶仍具备纤维素气凝胶的三维网状结构,孔隙变小。光催化及紫外分析结果表明掺铈提高了纤维素气凝胶原有的光催化性能,且Ce/Ti质量比为4%时光催化效果最好。     

毛竹纳米纤丝化纤维素/TiO2气凝胶的制备及表征

以钛酸四丁酯为原料,纳米纤丝化纤维素(NFC)为模板,制备NFC/TiO₂气凝胶。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪对其进行表征。结果表明:NFC/TiO₂气凝胶中NFC保留了其原有的空间网络结构;TiO₂主要以颗粒的形式附着在NFC表面;通过BET分析可知其比表面积为12.55 m²/g,平均孔径为17.07 nm。     

甘蔗渣纤维素基碳气凝胶的制备及吸附性能研究

通过对甘蔗渣进行碱/酸处理提取甘蔗渣纤维素,采用氢氧化钠/脲溶液将纤维素溶解,并通过在水中再生、冷冻干燥及在不同温度下碳化,制备具有优异疏水吸油性能的甘蔗渣纤维素基碳气凝胶。采用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、BET法比表面积、水接触角（WCA）等测试方法对制备的甘蔗渣纤维素基碳气凝胶进行分析表征,并进行不同油类和有机溶剂的吸附、解吸实验。结果表明,制备的甘蔗渣纤维素基碳气凝胶拥有不规则的片-孔式网络状三维结构,具有轻质、高疏水、高比表面积等特性。高温碳化不仅可以改善碳气凝胶的轻质抗压性能、比表面积和孔径,还可以增强其疏水性及吸附性能。当碳化温度为800 ℃时,制备的CA-2-800表现出较好的轻质性（密度为33.4 mg/cm³）、高疏水性（水接触角为136°）和高比表面积（468.24 m²/g）。CA-2-800对柴油、汽油、泵油、正己烷、甲苯、三氯甲烷具有较好的吸附能力（20.2~66.3 g/g）。吸附动力学研究表明,CA-2-800在30 s内对汽油、柴油均能达到吸附平衡,且对三氯甲烷进行10次吸附-解吸循环吸附实验仍保留97%的吸附性能。     

纤维素/硅藻土复合气凝胶球的制备及其吸附性能的研究?

以碱脲试剂作为溶解体系,采用冷冻干燥法制备出不同质量分数的纤维素/硅藻土复合气凝胶球,并通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)检测手段对复合气凝胶进行表征。结果表明复合气凝胶内部仍呈现出疏松多孔的三维网状结构,硅藻土附着在纤维素链上,同时复合气凝胶具有纤维素Ⅱ型特征峰。此外考察了硅藻土含量、亚甲基蓝溶液浓度以及pH对复合气凝胶吸附性能的影响,结果表明在最佳条件下,复合气凝胶对亚甲基蓝的最大吸附量可达71.942 4 mg/g,吸附过程满足伪二级动力学方程学。     

羧基化改性纤维素凝胶球的制备和表征

以微晶纤维素为原料,利用NaOH/尿素体系对微晶纤维素进行溶解,得到再生纤维素溶液。采用滴定悬浮的方法制备纤维素水凝胶球,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基（TEMPO）/NaBr/NaClO选择性氧化体系对纤维素水凝胶球进行氧化处理,获得羧基化改性纤维素水凝胶球,冷冻干燥得到羧基化改性纤维素气凝胶球。研究结果表明：羧基化改性纤维素水凝胶球的含水量为95.64%,吸附4h,亚甲基蓝的吸附量达到6.97mg/g。对羧基化改性纤维素气凝胶球进行傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）表征分析,在1600cm^-1处出现了CO的伸缩振动峰,TEMPO的选择性氧化对样品起到羧基化改性作用,羧基化改性纤维素气凝胶增加了球形气凝胶的表面通透性,内部仍呈现网络结构,羧基化改性纤维素气凝胶球的密度为0.038g/cm³。     

碱脲体系中纤维素基气凝胶的制备

利用环保的碱脲体系溶解棉短绒,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过溶胶-凝胶法、冷冻干燥制备纤维素基气凝胶。采用红外光谱表征气凝胶的化学结构,扫描电子显微镜观察气凝胶的内部微观结构,并考察其对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明:低温碱脲溶解体系中制备的纤维素基气凝胶内部呈薄片状交织堆叠结构,具有多孔性。将纤维素基气凝胶用于吸附30 mg/L亚甲基蓝溶液时,气凝胶对亚甲基蓝的平衡吸附容量可达63.3 mg/g。     

油茶壳残渣制备活性炭的工艺

以油茶壳醇浸取后残渣为原料,以磷酸活化法制备活性炭,考察了浸渍比、磷酸质量分数和活化温度等对活性炭吸附性能及其得率的影响;活性炭的吸附性能由碘吸附值、亚甲基蓝吸附值表征。结果表明,在酸/炭浸渍比为3:1、磷酸质量分数70%、活化温度500℃时,活性炭的吸附性能最佳,其碘、亚甲基蓝吸附值和得率分别为1043.29mg/g、148.5mg/g和38.77%。采用物理吸附仪在77K下测定其N₂吸附脱附等温线,利用BET法和BJH法计算比表面积和孔径分布,其比表面积为1626.45m²/g,平均孔径为4.7nm,总孔容为1.94cm³/g。同时采用FTIR和XRD分析了活性炭的表面官能团和微观结构。     

多氨基含氮配体改性有序介孔材料的制备及对铀(Ⅵ)的吸附性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了有序介孔材料MCM-41,并用四乙烯五胺对其进行修饰,制备了多氨基改性的介孔氧化硅吸附剂。采用低温氮吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、X射线粉末衍射(XRD)对材料进行表征。BET比表面积为1 052 cm²/g,孔容为1.194 m L/g,平均孔径为3.86 nm。当pH=5.2,吸附时间30 min,初始浓度120 mg/L时,吸附剂对铀酰离子的吸附达到454 mg/g。     

玉米秸秆全组分气凝胶的制备及其表征

以玉米秸秆为原料, 经溴化锂溶液溶解、叔丁醇溶液置换制备得到玉米秸秆全组分气凝胶, 利用单因素试验对制备条件进行优化, 并通过SEM、FT-IR、N₂吸附-脱附试验和光学接触角等手段表征气凝胶相关性能。研究结果表明: 不同工况下, 溴化锂溶解玉米秸秆形成凝胶的时间均不超过10 min, 在较优条件(溴化锂质量分数66%、反应温度130 ℃、固液比1∶45(g∶g)、反应时间50 min)下制备的玉米秸秆全组分气凝胶密度可低至0.027 4 g/cm³, 比表面积为98.43 m²/g, 并具有超亲水性和超亲油性, 对去离子水和大豆油的最大吸附倍率分别为15.04和18.78 g/g。SEM分析表明制备的全组分气凝胶具有二维片状和三维网络结构; FT-IR分析表明全组分气凝胶中含有纤维素、半纤维素和木质素成分, 纤维素中的氢键网络被破坏。     

一步法制备富氧木质素活性炭及其亚甲基蓝吸附性能

以硫酸盐造纸黑液木质素为原料,分别采用磷酸活化和磷酸、硫酸混合酸活化制备了两类不同结构的木质素活性炭,对其进行了扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、氮气吸附脱附、元素分析和Boehm酸值滴定等表征分析,并将制备的活性炭应用于模拟亚甲基蓝（MB）染料废水的吸附。结果表明,混合酸活化制备的木质素活性炭比单独磷酸活化的木质素活性炭的比表面积、总孔体积、介孔体积、氧含量分别增加了27.9%、26.4%、29.3%和29.2%,并且孔径分布更趋集中。混合酸活化活性炭在pH为2~9的范围内对亚甲基蓝均有优异的吸附性能,最大饱和吸附量达到1118.90 mg·g^-1,比磷酸活化木质素活性炭的吸附量增加了20.3%,表现出良好的吸附性能。吸附速率快,吸附过程遵循Langmuir等温线和伪二级动力学方程,颗粒内扩散不是唯一的决速步骤。     

枸杞杆制活性炭对亚甲基蓝的吸附研究

以宁夏农业废弃物枸杞杆为原料,用不同的活化剂分别制备磷酸-活性炭（P-AC）、氢氧化钾-活性炭（K-AC）、磷酸-氢氧化钾-活性炭（P-K-AC）,利用比表面积测试（BET）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）解析活性炭的孔结构和表面特性,并探究活性炭对水溶液中亚甲基蓝（MB）的去除效果。研究结果表明：P-K-AC比P-AC、K-AC具有更大的比表面积（1 519.84 m²/g）和总孔体积（0.81 cm³/g）,P-AC、K-AC、P-K-AC的平均孔径分别为5.28、2.58、1.99 nm,P-K-AC以微孔为主,K-AC、P-AC均为介孔。3种活性炭表面均分布着丰富的含氧官能团和大量的无定型碳,为吸附MB提供了活性位点。在25 ℃条件下,将10 mg的P-AC、K-AC、P-K-AC分别加入50 mL质量浓度为100 mg/L的MB溶液中用于吸附MB实验。结果表明：P-K-AC的吸附效果最好,吸附率达到95%、吸附量为480.81 mg/g;其次是K-AC,吸附量为352.26 mg/g;P-AC吸附量最小,为225.01 mg/g。P-AC,K-AC、P-K-AC对MB的吸附过程都符合伪二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir等温吸附模型。     

废弃粉末活性炭热解再生实验及表征分析

通过对废弃粉末活性炭（WPAC）进行热解再生实验,采用热重（TG）、红外分析（FTIR）、表面分析（BET）、X射线衍射（XRD）表征手段,分析了废弃粉末活性炭热解再生前后的比表面积、孔隙结构及再生过程中有机物分解的初步规律。同时比较了废弃粉末活性炭再生前后对亚甲基蓝（MB）的吸附性能,对WPAC热解再生效果进行了评价。实验得出的最佳热解再生条件是以氮气为载气,热解温度650℃,热解时间2h。在此再生条件下,再生炭（RPAC）的比表面积为1161.4m²/g,恢复到新鲜活性炭的94.5%;废弃粉末活性炭再生前后对亚甲基蓝的吸附等温线符合Langmuir模型,吸附容量为420.5mg/g,恢复到新鲜炭的89.6%。由此结果表明,WPAC经热解再生后表面化学性质、孔隙结构及吸附性能均得到有效恢复。     

原料复配制备木质素基成型活性炭研究

以碱木质素和杉木屑为原料,磷酸为活化剂,制备碱木质素基成型活性炭,考察了碱木质素质量分数、浸渍比、活化温度、活化时间等对活性炭性能的影响。研究结果表明：碱木质素复配杉木屑（碱木质素质量分数50%）后,复配料的表面润湿性显著提高,瞬时水接触角由133.2°（碱木质素）降低至86.6°（复配料）;热膨胀系数显著降低,膨胀温度区间的热膨胀系数由2 365 μm/（m·℃）（碱木质素）降低至45 μm/（m·℃）（复配料）。在最佳工艺条件即碱木质素质量分数50%、浸渍比1.5：1（纯磷酸与复配料质量比）、活化温度500℃、活化时间90 min下,制备的成型活性炭得率41.76%,碘吸附值1 070 mg/g,亚甲基蓝吸附值255 mg/g,强度90%,比表面积1 646 m²/g,总孔容积为0.795 cm³/g,其中孔径小于5 nm的孔容积占总孔容积的97.2%。     

氧化铝改性污泥生物炭粒制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

为拓展城市剩余污泥资源化利用途径，本文以剩余污泥球粒为原料在高温限氧条件下制备污泥生物炭粒（SBC），同时以氢氧化铝溶胶为前体浸渍污泥球粒后在500℃下热解获得氧化铝改性污泥生物炭粒（SBC-Al）。使用BET、XRD、FTIR和SEM对生物炭粒进行了表征，并研究了生物炭粒改性前后对Pb(Ⅱ)的吸附特征及效果。结果表明：SBC-Al比表面积和总孔容分别达到83.266m²/g和0.158cm³/g，相比于SBC分别增大了142.42%和167.80%；XRD显示氢氧化铝溶胶浸渍使SBC-Al表面负载了γ-Al₂O₃粒子，FTIR红外谱图说明氧化铝改性可能会增加炭粒表面官能团数量，同时SEM显示出SBC-Al表面相较于SBC具有更多的层片状结构，从而增加生物炭粒的吸附性能。Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合二级动力学方程和Elovich方程，同时用二阶段颗粒内扩散模型可以较好地拟合。吸附等温线以Freundlich模型为主，且SBC和SBC-Al对低浓度（＜50mg/L）Pb(Ⅱ)的去除率均较高，分别在95%和99%以上，实测最大吸附量可分别达626.73mg/g和663.97mg/g，但SBC-Al提高了对更高浓度（50～100mg/L）Pb(Ⅱ)的去除率。热力学计算数据表明吸附过程为吸热反应；脱附解吸试验说明，生物炭粒具有良好的循环再生利用性能。