硝酸和硝酸铈铵协同氧化改性木质活性碳纤维

采用0.005~0.050mol/L的硝酸铈铵,协同1.0~7.0mol/L的硝酸,在23~83℃条件下,对木质活性碳纤维(WACF)浸渍5h进行氧化改性。通过XPS、RAMAN、水吸附和汞吸附表征其表面和结构性能。结果表明,改性后WACF的氧/碳比平均值为0.160,酚基和醇基含量提高,羧酯含量与氧化强度总体成反比。样品表面石墨化程度降低,样品芯部的石墨化程度提高。协同改性后,WACF孔体积降低,水吸附的比表面积显著提升。WACF对汞的吸附能力和水吸附比表面积与氧原子浓度呈线性关系。硝酸可以增加官能团含量,对结构影响较小。硝酸铈铵在增加官能团含量的同时,对结构和孔径有一定调控作用,对不同直径的吸附对象有一定的选择性,拓展了WACF的应用范围。     

硝酸表面氧化改性木质活性碳纤维

采用2~14mol/L的硝酸,在23~83℃下,对木质活性碳纤维(WACF)浸渍氧化改性1~8h后,通过Raman、XPS、水吸附和汞吸附等表征表面官能团的结构性能。结果表明,硝酸氧化能力强,可以增加氧原子浓度。酚基、醇基、羟基、羧基官能团随着硝酸浓度增大而增多,酚基和醇基随着浸渍时间的延长而减少,羟基随着浸渍时间的延长而显著增多。WACF表面的石墨化程度随硝酸浓度增大而提高,芯部石墨化程度整体提高但不随浓度梯度的变化而变化。硝酸改性后WACF的水吸附孔容降低,水吸附比表面积显著增加。WACF对HgCl2的吸附量随着硝酸浓度的增大、温度的升高和浸渍时间的延长而增大。以WACF的吸附能力为研究目标,通过对其形貌、晶体结构、表面官能团等进行表征,揭示影响水吸附、汞吸附性能的表面结构特性和化学特性的内在规律,研究结果对WACF功能化利用有指导意义。     

活性炭表面改性对双电层电容器电化学性能的影响

通过氢气还原改性和浓硝酸氧化处理对石油焦基活性炭(ACs)进行改性.采用氮气吸附和脱附等温线计算改性ACs的BET比表面积、 DFT孔径分布及孔容,以XPS方法表征改性ACs的表面含氧官能团种类及含量,改性ACs的电化学性能通过直流循环充放电、循环伏安等表征.结果表明:浓硝酸处理后,ACs比表面积和孔容均稍有减少,表面含氧官能团和比电容明显增加,内阻和自放电显著增大;氢气改性后,ACs比表面积和孔容亦稍有减少,孔径分布的变化使比电容明显增加,氧化官能团的减少降低了内阻并减少了自放电.即,氢气改性ACs的电化学性能明显提高,增加了比电容,降低了内阻和自放电.     

活性炭表面改性对双电层电容器电化学性能的影响（英文）

通过氢气还原改性和浓硝酸氧化处理对石油焦基活性炭(ACs)进行改性。采用氮气吸附和脱附等温线计算改性ACs的BET比表面积、DFT孔径分布及孔容,以XPS方法表征改性ACs的表面含氧官能团种类及含量,改性ACs的电化学性能通过直流循环充放电、循环伏安等表征。结果表明:浓硝酸处理后,ACs比表面积和孔容均稍有减少,表面含氧官能团和比电容明显增加,内阻和自放电显著增大;氢气改性后,ACs比表面积和孔容亦稍有减少,孔径分布的变化使比电容明显增加,氧化官能团的减少降低了内阻并减少了自放电。即,氢气改性ACs的电化学性能明显提高,增加了比电容,降低了内阻和自放电。     

电化学氧化改性石墨毡电极对VO2+/VO+2电对的催化活性

采用循环伏安和恒流充放电试验研究了电化学氧化改性石墨毡对VO2 /VO 2电对的催化活性,并利用XPS、FT-IR、SEM、BET对改性前后石墨毡碳纤维表面O/C、官能团变化、形貌和比表面积进行比较.结果表明,电化学处理后,石墨毡表面的O/C比例由0.085增加至0.15,增加的主要是COOH官能团.石墨毡碳纤维表面被刻蚀,比表面积有所增大.采用改性的石墨毡作为电极组装的全钒液流电池在50mA/cm2电流密度下,电压效率达75.99%,电流效率达96.79%,经多次循环性能稳定.电极活性的提高归因于碳纤维表面COOH官能团数目的增加和比表面积的增大.     

两种酸处理对褐煤半焦表面性质及其脱汞性能的影响

分别用浓度为25%HNO3和25%H2SO4溶液制备改性半焦,并在固定床吸附装置上以氮气作为载气携带汞蒸气,对比研究了半焦的脱汞性能,分析了半焦脱汞影响因素。利用酸碱滴定、Boehm滴定、SEM、BET、FT-IR、XRD等方法对改性前后半焦的物化性质进行了表征。结果表明,硝酸和硫酸氧化降低了半焦的灰分含量,提高了改性半焦含氧、含氮和磺酸基团的含量。在吸附温度为30和140℃时,硝酸改性半焦对气态单质汞的脱除效率均提高;而硫酸改性后,只能提高吸附温度为140℃时的除汞效率,这与改性半焦表面性质及其酸性官能团含量有关。     

活性炭表面改性及其对CO_2吸附性能的影响

采用硝化-还原法对高比表面积活性炭进行改性以提高其对CO2的吸附性能。利用氮吸附、FT-IR、元素分析、XPS等方法对改性前后的样品进行表征,并通过高压吸附装置测试CO2吸附性能。结果表明,改性样品对CO2的吸附量在室温下和319.15K下分别为17.72mmol/g和14.01mmol/g,比原样分别提高了49%和70%(单位比表面积吸附量的增加幅度),这可能与改性样品的表面连接了碱性较强的伯氨基等含氮官能团有关。改性样品经4轮缓和条件下的吸附-脱附循环后,吸附量未明显下降,表明改性样品仍以物理吸附为主。     

煤沥青基中孔活性炭的硝酸表面氧化改性研究

采用印刻法制得煤沥青基中孔活性炭,并以硝酸为氧化剂对其进行了表面氧化改性,考察了硝酸浓度、氧化温度和氧化时间对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响。结果表明,活性炭的孔隙结构和表面含氧基团的浓度随氧化改性条件的变化而改变。在硝酸体积分数65%、氧化温度60℃、反应时间3h的最佳条件下,活性炭的平均孔径基本没有变化,比表面积和表面含氧基团的浓度大幅提高,活性炭的中孔率和收率也达到最大值。然而,过度的氧化改性导致了活性炭孔壁的严重坍塌,比表面积和表面含氧基团的浓度明显下降。     

竹基活性炭的煅烧-铵盐复合改性及表征

采用煅烧-铵盐复合改性方法制备了室温甲醛去除用竹基活性炭，并运用热重分析仪(TG-DTG)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、N₂吸附脱附仪等分析了复合改性对样品热稳定性、组织结构、比表面积和表面官能团的影响规律。结果表明：经煅烧-铵盐复合改性的竹基活性炭样品由非晶体组成，样品表面富含羟基、■、C—H或O—H等官能团，样品中含有大量的介孔、大孔等，其比表面积、孔容分别为164.21m²/g、0.1363mL/g,分别是未改性样品的195.49倍、10.65倍，从而使样品的室温甲醛去除率达到97.21%,比未改性样品增加了46.99%。煅烧-铵盐复合改性有利于改善竹基活性炭的孔结构、表面性质等，从而提高其室温甲醛去除性能。     

接枝内酯基活性炭增强苯乙烯吸附性能研究

活性炭以其丰富的孔道结构和高比表面积而在吸附苯乙烯废气上具有巨大的应用潜力,然而含氧官能团对弱极性苯乙烯的吸附作用机理尚未明晰。本研究通过酸浸渍法制备改性活性炭AC-S和AC-N,探究改性活性炭孔径结构、比表面积和含氧官能团的演变规律及其对苯乙烯吸附性能的影响。结果表明,酸改性可以明显提高活性炭对苯乙烯的吸附量。通过吸附动力学、吸附等温拟合发现,活性炭改性前后均受物理吸附与化学吸附的复合作用影响,改性后活性炭更倾向于单层吸附。HNO₃改性活性炭(AC-N)的孔隙结构在苯乙烯有效吸附孔径范围内没有显著改变,表面含氧官能团含量增加提高了AC-N对苯乙烯的吸附性能。表面含氧官能团分析表明,内酯基是提高改性活性炭对苯乙烯吸附量的关键因素。密度泛函理论(DFT)计算表明, AC-N上的内酯基官能团与苯乙烯的乙烯基产生强相互作用,增强了苯乙烯在改性活性炭上的吸附。     

Polypropylene non-woven fabric membrane via surface modification with biomimetic phosphorylcholine in Ce(IV)/HNO3 redox system

Surface modification of polypropylene non-woven fabric membrane (NWF) for improving its hemocompatibility was developed by grafting a biomimic monomer, 2-methacryloyloxyethyl phosphorycholine (MPC). The NWF membrane surface was first activated by potassium peroxydisulfate to form hydroxyl groups, and then grafted with MPC using ceric (IV) ammonium nitrate as the redox initiator. The surface chemical changes before and after modification were confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy with an ATR unit (FTIR-ATR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS); the water contact angle results showed the gradual changes in wettability from hydrophobic to hydrophilic surface. Meanwhile, the hemocompatibility of these samples was also evaluated by protein adsorption and platelet adhesion. These experimental results exhibited that the introduction of poly(MPC) onto the NWF membrane surfaces substantially improved their hemocompatibility. The feasibility and simplicity of this procedure may lead to potential applications of NWF membranes in biomedical separation and blood purification.     

离子表面活性剂对膨化硝酸铵的改性

为了提高膨化硝酸铵的使用性能,研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十八烷胺醋酸盐(OCTA·AC)两种离子表面活性剂以及两者的复配对膨化硝酸铵性能的影响,测试了改性前后膨化硝酸铵的吸湿性、吸油率、水溶性、抗结块性、微观结构以及热分解特性。实验结果表明,两种离子表面活性剂都可改善膨化硝酸铵的使用性能,尤其是将SDBS和OCTA·AC按照2∶3比例复配之后,对改善膨化硝酸铵的性能,效果最为明显,其测试结果为,在温度15℃和湿度90%环境中24 h的吸湿率为8%,比改性前的9.5%降低1.5%;吸油率为42.10%,比改性前的36.76%提高5.34%。SEM照片显示改性后的膨化硝酸铵微观结构的内表面比改性前光滑,表明离子表面活性剂吸附在膨化硝酸铵的内表面,形成单分子层或亚单分子层,降低了表面自由能。C80微热量热测试结果表明,离子表面活性剂对膨化硝酸铵的α斜方晶体转变为β斜方晶体有抑制作用。     

Adsorption of chromium (VI) from aqueous solutions by cellulose modified with β-CD and quaternary ammonium groups

Cellulose powder was grafted with the vinyl monomer glycidyl methacrylate using ceric ammonium nitrate as initiator and was further derived with β-CD and quaternary ammonium groups to build Cell-g-GMA-β-CDN(+) adsorbent. Epoxy cellulose was made up of Cell-g-GMA and Cell-hydro-g-GMA, and was found to contain 3.71 mmol g(-1) epoxy groups. The adsorption process of the modified cellulose was described by the Langmuir model of adsorption well, and the maximum adsorption capacity of chromium (VI) reached 61.05 mg g(-1). The adsorption-desorption tests of β-CDN(+)-type cellulose derivatives exhibited that the reproducibility of the adsorbent was well and the adsorbent could be reused five times at least.     

Adsorption-desorption properties and characterization of crosslinked Konjac glucomannan-graft-polyacrylamide-co-sodium xanthate

A new flocculant, based on Konjac-graft-poly (acrylamide)-co-sodium xanthate (CKAX), was synthesized in aqueous solution using epichlorohydrin (ECH) as the cross-linker and ceric ammonium nitrate (CAN) as the initiator. X-ray diffraction indicated the existence of strong interaction between KGM and reactant, including intermolecular and intramolecular hydrogen bonds. Microscopy images exhibited the appropriate pore size and distribution, which might be related to a higher capacity of flocculation and adsorption. Thermo gravimetric analysis showed that the synthetic polymer could improve the thermo-stability of the natural polysaccharides, and there was a positive correlation between polymer residual weight and flocculation. The adsorption and desorption properties for copper ions indicated that the adsorption rate could be described by a pseudo-second-order rate model, and the Freundlich model provides the best fit for the resulting adsorption isotherm. The flocculant can be regenerated in HNO(3) solution.     

热处理活性半焦的表面性质和SO2脱除活性

前驱体和表面改性过程都影响着活性半焦脱除SO2的活性.在氮气中、800℃下对原料半焦进行热处理,并在固定床反应器上测试了其脱除SO2的活性.利用酸碱滴定、工业分析和元素分析、X-射线光电子能谱(XPS)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)等表征原料半焦和活性半焦表面化学性质.结果表明:石墨碳是原料半焦和活性半焦样品表面的主要碳功能团.表面C=O基团(酮、内酯、羰和醌类中)和吡咯-N分别是原料半焦表面的氧、氮功能团.热处理导致半焦表面含氧基团分解、表面含氧和含氮基团分布改变、表面C=O基团(酮、内酯、羰和醌类中)明显下降;而化学吸附氧和水增加,吡咯-N变成类吡啶结构.醚类和π - π* 离域基团的增加提高了活性半焦表面的碱性.热处理提高了活性半焦脱除SO2的活性.影响SO2脱除活性的表面基团可能是具有碱性性质的醚类、π - π* 离域及含氮基团.     

巴旦木壳基生物炭的制备及其吸附性能表征

为控制环境污染领域提供新材料,分别在300、400和500℃条件下制备了巴旦木壳(BC)和干炒巴旦木壳(BCF)生物炭,并用不同浓度的HCl和NaOH对生物炭进行了改性。用国标法表征了生物炭的真密度、灰分、钙镁含量、pH值、焦糖脱色率、亚甲基蓝吸附量、碘吸附值及比表面积等基本性质,并对溶液中Pb²⁺和Zn²⁺的吸附特性进行了研究。实验结果显示,随着炭化温度的升高,两种生物炭的产率降低,灰分、钙镁含量、真密度、比表面积、孔体积、碘吸附值和pH值增加;BC500和BCF500的比表面积分别达到了199.97和295.44m²/g。BCF的灰分明显高于BC;酸碱及其浓度对不同参数产生的影响不一致。400℃碳化的两种生物炭的亚甲基蓝吸附值较高,酸碱改性后吸附值均增高;高温热解有利于制备碘吸附值高的生物炭,碱改性能提高碘吸附值,BC500和BCF500及其碱改性产物的碘吸附值达到330mg/g以上;两种生物炭及其改性产物的焦糖脱色率变化没有明显规律;高浓度酸碱改性显著降低了高温制备的BC和BCF的Pb吸附量;酸改性降低了、碱改性提高了两种生物炭的Zn吸附量。总之,两种巴旦木壳生物炭对不同物质的吸附特性不同,建议根据污染物的种类选择不同的生物炭制备工艺和改性剂。     

HPLC-ICP-MS法测定水样中的甲基汞、乙基汞和无机汞

建立了高效液相色谱(HPLC)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用测定环境水样中的甲基汞、乙基汞和无机汞的方法。实验使用的高效液相色谱流动相为含有0.06mol/L乙酸氨,20μg/LBi,0.1%(V/V)2-巯基乙醇的5%(V/V)甲醇-水溶液,色谱柱为C18反相柱(5μm,2.1mm×50mm),经前处理的水样在液相色谱中分离后,进入电感耦合等离子体质谱检测其甲基汞、乙基汞和无机汞的浓度。甲基汞、乙基汞和无机汞检出限分别为0.05μg/L、0.10μg/L和0.10μg/L。     

Characterizing pore structure of cement blend pastes using water vapor sorption analysis

Pore structure is an essential factor that influences the mechanical behavior and durability of cement-based porous materials with or without added binders. An empirical model for water vapor sorption isotherms was employed to evaluate the pore structure of hardened cement pastes incorporating granulated blast furnace slag and silica fume. The model is an extension of the Brunauer–Emmett–Teller multilayer adsorption theory. Assuming cylindrical-shaped pores and an adsorbed liquid-like layer between the pore surface and gas phase, pore size distributions of the blended cement pastes were estimated. Calculated pore size distribution curves were compared with those measured by mercury intrusion porosimetry. Added granulated blast furnace slag and silica fume had minor effects on the monolayer adsorption capacity, but reduced the energy of the first and subsequent adsorption layers. The adsorbed liquid-like layer generated sharper pore size distribution peaks that were shifted to the mesoporous region. The pore size distributions were comparable with those determined by the mercury extrusion branch, but differed from those obtained by the mercury intrusion branch. Hysteresis of the water vapor adsorption–desorption isotherms and mercury intrusion–extrusion curves was due to the entrapment of a non-wetting phase in the porous system, further promoted by residual mercury in the pores following mercury extrusion.     

多孔悬浮陶粒制备及荷正电改性的研究

以工业废渣粉煤灰为主要原料,制备密度与水接近(0.80～1.10g/cm3)且耐磨性好的高活性多孔悬浮陶粒。通过非均相凝聚、涂层法对悬浮陶粒表面进行荷正电改性,并对改性陶粒的吸附性能、铁负载量、体积密度、显气孔率、抗压强度、表面形貌、表面电性及改性涂层的物相组成进行了表征。优化的改性条件为:氯化铁浓度为1mol/L,焙烧温度为650℃,焙烧时间为3h。此条件下的改性陶粒对亚甲基蓝的去除率达到86.3%,是未改性陶粒的3～4倍。检测结果表明改性陶粒表面附着一层厚度不均的铁氧层,其主晶相为α-Fe2O3,呈多孔结构。