海藻酸钠/聚乙烯亚胺凝胶球的合成及对Cr(Ⅵ)的吸附性能和机制

海藻酸钠(SA)是一种生物质材料,具有来源广泛、价格低廉的特性,被众多科研人员用于实验室研究,制备成吸附剂去除水溶液中的金属离子。但目前制备的大多数SA基吸附材料是实心水凝胶状,具有比表面积较低、吸附速率慢、吸附容量小的缺点。本研究以SA为基体,向其中添加碳酸钙和聚乙烯亚胺(PEI),以戊二醛为交联剂,经冷冻干燥后制备出多孔的SA/PEI凝胶球,探究其对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附特性。通过改变实验条件,研究pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附温度、吸附时间等对SA/PEI凝胶球吸附性能的影响;引入吸附动力学和热力学模型对吸附过程进行分析;采用FTIR、Zeta电位、SEM、XPS对SA/PEI凝胶球合成及吸附Cr(Ⅵ)机制进行综合分析。结果表明,SA/PEI凝胶球对Cr(Ⅵ)的去除率与初始浓度呈负相关;该吸附过程符合拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型,且该吸附反应是自发的吸热过程,在温度为318.15 K、pH值为2时,Langmuir等温吸附拟合所得最大吸附量为262.83 mg/g。SA/PEI凝胶球对Cr(Ⅵ)的吸附机制主要为静电作用导致的物理吸附。      

壳聚糖交联腐殖酸凝胶球吸附渗滤液中重金属离子研究

以甲醛(CH₂O)为交联剂,聚乙二醇(PEG)为制孔剂,将腐殖酸(HA)交联到壳聚糖(CS)上成功制备了一种新型多孔吸附材料CS-HA凝胶球,研究其对Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附行为,以及在渗滤液环境下这四种重金属离子的动态吸附效果。结果表明：CS-HA凝胶球对Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最佳吸附pH分别为3、8、6和6;吸附均为自发进行的;吸附过程更符合拟二级动力学过程和Langmuir等温模型,其单层饱和吸附量分别为108.84 mg/g、170.40 mg/g、104.95 mg/g和92.80 mg/g。在动态吸附实验中,CS-HA凝胶球能同时吸附渗滤液中的Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ),四种重金属离子的动态总吸附量相近;Ni(Ⅱ)达到耗竭点的时间最长,对吸附剂的利用率相对最高。FTIR红外光谱结果表明CS-HA凝胶球中的氨基、羟基和羧基等官能团与重金属离子的络合作用是主要的吸附机制。     

氧化石墨烯/海藻酸钠复合膜对Pb(Ⅱ)的吸附性能和机制

海藻酸钠（SA）基的过滤膜是处理含Pb（Ⅱ）废水的理想膜分离材料,将氧化石墨烯（GO）和尿素添加进SA中,以CaCl₂溶液交联,制备出GO/SA复合膜,并考察了其对水溶液中Pb（Ⅱ）的吸附性能。通过静态吸附实验,探讨了Pb（Ⅱ）初始浓度、GO质量分数、初始pH值和吸附时间、吸附-解吸次数等对GO/SA复合膜吸附Pb（Ⅱ）效果的影响;对吸附过程进行了吸附动力学和吸附热力学分析,利用FTIR-ATR、XPS等对GO/SA复合膜吸附Pb（Ⅱ）的机制进行了解析。结果表明,GO/SA复合膜对Pb（Ⅱ）的吸附量与Pb（Ⅱ）初始浓度正相关,在pH=5时吸附效果最优,GO质量分数为0.3wt%时为最优配比;吸附过程符合伪二级动力学模型;热力学等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,温度为318 K时,Langmuir模型拟合得到的GO/SA复合膜吸附量达到320.51 mg·g-1。GO/SA复合膜对Pb（Ⅱ）的吸附机制主要为物理吸附。      

改性海藻酸钠凝胶球的制备及去除偏二甲肼研究

海藻酸钠(SA)凝胶球对水体中的金属离子有较好的吸附性能,但对偏二甲肼(UDMH)的吸附去除作用尚未见报道。制备了SA凝胶球并对其改性用于处理UDMH废水。实验结果表明,单纯的SA凝胶球以及SA/聚乙二醇(PEG)凝胶球对UDMH的去除率仅为7%和8%。加入质量分数0.2%的氧化石墨烯(GO)后,得到的SA/PEG/GO凝胶球的机械性能得到改善,并且吸附率可达33%。由正交试验得出最佳制备工艺为:SA的质量分数为3%,PEG的质量分数为2%,GO的质量分数为0.2%。还研究了pH对复合凝胶球去除水中UDMH的影响。研究发现,此吸附机理服从准二级动力学方程;凝胶球经5次再生后仍可重复利用。     

羟乙基纤维素/海藻酸钠复合膜对六价铀的吸附性能及吸附机制

将羟乙基纤维素(HEC)与海藻酸钠(SA)进行混合,利用戊二醛交联处理后制备了HEC/SA高分子复合多孔薄膜,并探讨了其对模拟含铀废水中的六价铀(U(Ⅵ))的吸附特性。通过静态实验,探讨了初始pH值、U(Ⅵ)初始浓度、温度和吸附时间等对HEC/SA复合膜吸附U(Ⅵ)效果的影响;对吸附过程进行了热力学与动力学分析,利用FTIR、SEM和X射线能谱等手段分析了其吸附机制。实验结果表明,U(Ⅵ)的吸附量与温度正相关,吸附平衡时间约为90min,最佳吸附效果的初始pH值为5.0;吸附过程符合准二级动力学模型,主要表现为颗粒内部扩散;等温吸附过程符合Langmuir等温吸附线模型,在45℃时,HEC/SA复合膜对U(Ⅵ)的最大吸附容量达357.1mg·g-1,HEC/SA复合膜对U(Ⅵ)的吸附存在离子交换作用,与U(Ⅵ)的相互作用基团为羧基。     

酸性条件下D311树脂对Cu(Ⅱ)的吸附机制

为探究D311树脂在酸性条件下对重金属Cu(Ⅱ)的去除性能,通过吸附动力学模型(准一级动力学模型、准二级动力学模型、Elovich模型和颗粒内扩散模型)、吸附等温模型(Langmuir,Freundlich,Temkin,Redlich-Peterson和Koble-Corrigan)、吸附热力学模型和位点能量分布理论分析了D311树脂吸附Cu(Ⅱ)的机理。研究结果表明,D311树脂对Cu(Ⅱ)的吸附在6 h内基本达到平衡,该吸附过程更为符合Elovich模型和Freundlich模型。在318 K时的最大Cu(Ⅱ)吸附量为74.98 mg/g,且热力学参数显示该吸附过程为吸热反应。从位点能量分布角度考察,在固定吸附能的条件下,位点分布函数大小顺序为318 K308 K298 K,也揭示了D311树脂吸附Cu(Ⅱ)为吸热过程。基于X射线光电子能谱和红外光谱数据分析,D311树脂对Cu(Ⅱ)的吸附机制主要是化学沉淀和内层络合作用。     

黄原胶-丙烯酰胺接枝共聚物吸附Cu(Ⅱ)的热力学、动力学性质

利用黄原胶-丙烯酰胺接枝共聚物(XG-g-AM)吸附溶液中的Cu(Ⅱ),通过静态吸附实验研究了吸附过程中的热力学和动力学性质,使用红外光谱仪和X射线衍射仪对XG-g-AM吸附Cu(Ⅱ)前后的分子结构进行了表征.研究结果表明:在298～318K温度范围内,吸附行为可同时用Freundlich等温式和Langmuir等温式进行描述,吸附为自发的、吸热的熵增加过程,温度升高有利于吸附.吸附过程符合伪二级动力学模型.XG-g-AM通过物理和配位吸附方式吸附Cu(Ⅱ),吸附Cu(Ⅱ)后,XG-g-AM的结晶结构被破坏,结晶度下降.Cu(Ⅱ)以非结晶态形式在XG-g-AM上聚集存在.     

黄原胶-丙烯酰胺接枝共聚物吸附Cu(Ⅱ)的热力学、动力学性质（英文）

利用黄原胶-丙烯酰胺接枝共聚物(XG-g-AM)吸附溶液中的Cu(Ⅱ),通过静态吸附实验研究了吸附过程中的热力学和动力学性质,使用红外光谱仪和X射线衍射仪对XG-g-AM吸附Cu(Ⅱ)前后的分子结构进行了表征。研究结果表明:在298~318K温度范围内,吸附行为可同时用Freundlich等温式和Langmuir等温式进行描述,吸附为自发的、吸热的熵增加过程,温度升高有利于吸附。吸附过程符合伪二级动力学模型。XG-g-AM通过物理和配位吸附方式吸附Cu(Ⅱ),吸附Cu(Ⅱ)后,XG-g-AM的结晶结构被破坏,结晶度下降。Cu(Ⅱ)以非结晶态形式在XG-g-AM上聚集存在。     

改性磁性木薯渣微球的制备及对Pb(Ⅱ)的吸附

以固体废弃生物质木薯渣为原料,首先采用乙二胺和二硫化碳对其进行化学改性,然后反相乳液-交联聚合制备化学改性木薯渣磁性微球吸附剂。考察了Pb(Ⅱ)的初始浓度、吸附剂含量、吸附时间、pH和吸附温度对Pb(Ⅱ)的吸附规律及动力学行为;并通过扫描电镜和红外光谱对其进行表征。结果表明,木薯渣被乙二胺和二硫化碳成功改性;黄原酸酯木薯渣磁性微球(SCRM)的分散性和球形度好。在本实验考察范围内,SCRM对Pb(Ⅱ)吸附量可达304mg/g;动力学研究显示吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,吸附过程是一个受化学吸附机理控制的过程。     

花生壳对Cu(Ⅱ)的吸附特性

花生壳资源丰富,吸附重金属离子有较大优势。为此,研究了花生壳对溶液中Cu(Ⅱ)的吸附特性,考察了溶液pH值、Cu(Ⅱ)初始浓度和吸附时间对吸附率的影响。结果表明:溶液pH值、Cu(Ⅱ)初始浓度和吸附时间对花生壳吸附Cu(Ⅱ)有较大影响,吸附平衡时间约为120 min;花生壳对Cu(Ⅱ)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,不同温度下吸附过程的ΔG0<0,ΔH0>0,ΔS0>0,表明花生壳对Cu(Ⅱ)的吸附过程是一个自发的吸热过程。     

铝污泥负载水合氧化铁-壳聚糖吸附水中Ni(Ⅱ)的研究

采用铁盐和壳聚糖(CS)对铝污泥(AlS)进行改性,制得了铝污泥负载水合氧化铁-壳聚糖复合吸附剂(AlS-HFO-CS),用该吸附剂对Ni(Ⅱ)进行吸附实验,研究了溶液pH值、温度、吸附时间以及竞争离子对吸附过程的影响。利用XRD、FTIR和SEM技术表征了吸附剂的形貌并探讨AIS-HFO-CS对Ni(Ⅱ)的吸附机理。结果表明:水合氧化铁和壳聚糖能成功负载在铝污泥上; Ni(Ⅱ)的吸附量随溶液pH的增大而增大,不考虑沉淀作用,最优吸附pH为5~6,吸附平衡时间为4 h; Freundlich、Langmuir模型对AlS-HFO-CS吸附Ni(Ⅱ)的拟合效果相近,说明对Ni(Ⅱ)的吸附可能同时涉及多层物理吸附和单层化学吸附;吸附过程更符合拟一级动力学模型,颗粒内扩散模型拟合结果显示内扩散和边界层扩散共同控制吸附速率;整个吸附过程是吸热且自发进行的,并且存在着竞争性,吸附剂对Ni(Ⅱ)的吸附易受Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的影响。     

壳聚糖/海藻酸钠复合凝胶对Cu~(2+)的吸附性能研究

采用乳化交联法,以戊二醛为交联剂,制备壳聚糖(CTS)/海藻酸钠(SA)复合凝胶,研究其对铜离子(Cu~(2+))的吸附性能,并采用FT-IR对其结构进行表征。进一步研究了复合凝胶对Cu~(2+)的等温吸附平衡曲线及动力学吸附行为。结果表明:CTS/SA复合凝胶对Cu~(2+)的吸附率最高可达99.06%,吸附过程遵循Freundlich等温吸附模型,吸附过程动力学符合拟二级动力学方程。复合凝胶可再生使用,再生5次后,吸附率仍高于95%。     

聚天冬氨酸/木质纤维素水凝胶对Pb(Ⅱ)的吸附及脱附性能

以聚天冬氨酸(PASP)与木质纤维素(LNC)水溶液聚合法制备出的聚天冬氨酸/木质纤维素水凝胶(PASP/LNC)为吸附剂,对Pb(Ⅱ)进行吸附及脱附实验,研究溶液的初始离子浓度、pH值、吸附时间和吸附温度对溶液中Pb(Ⅱ)吸附量的影响。结果表明,溶液中Pb(Ⅱ)初始离子浓度为0.04 mol/L,溶液pH值为5.5,吸附时间为120 min,吸附温度为30℃时,PASP/LNC水凝胶对Pb(Ⅱ)的吸附量达到最大为972.35 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。采用X射线衍射分析、比表面积和平均孔径分析、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱分析PASP/LNC水凝胶的结构和吸附机理。使用HNO_3对PASP/LNC进行脱附实验。结果表明,HNO_3浓度为0.04 mol/L,脱附温度为30℃,脱附时间达到60 min时,最大脱附量为928.36 mg/g。吸附/脱附循环实验表明,PASP/LNC水凝胶重复使用4次后吸附量仍较高,是一种可重复使用的高效吸附材料。     

海藻酸钠/碳纳米管复合凝胶球的制备及其吸附性能

提出一种安全简单污水处理的方法,以物理共混的方法利用海藻酸钠分散未经任何处理的原始多壁碳纳米管,得到均匀分散的海藻酸钠/碳纳米管(SA/MWNTs)水溶液,以CaCl2作为凝固浴,制备SA-Ca和SA/MWNTs-Ca复合凝胶球,利用凝胶球对甲基橙(MO)溶液进行吸附脱色研究。试验结果表明:海藻酸钠凝胶球对甲基橙去除率较低,随着碳纳米管含量的增加,当MWNTs增加到2.5g/L,SA/MWNTs-Ca凝胶球的吸附性能提高了3倍;并且随着凝胶球量的增加,去除率迅速增加,当凝胶球质量浓度从1～50g/L时,去除率有显著提高,增加近10倍;溶液pH值对吸附性能的研究还表明,溶液的pH值对SA/MWNTs-Ca凝胶球的吸附性能有较大的影响,pH值较低时有利于SA/MWNTs-Ca凝胶球对MO的吸附。     

聚乙烯醇/壳聚糖/氧化石墨烯复合水凝胶的制备及对Pb(Ⅱ)吸附性能研究

制备聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CTS)/氧化石墨烯(GO)复合水凝胶球,通过红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)对复合水凝胶进行了表征。研究了pH值、吸附时间及重金属离子初始浓度对吸附Pb(Ⅱ)(二价铅离子)容量的影响,结果表明在pH=5.5、30℃时,复合水凝胶对Pb(Ⅱ)的饱和吸附量达到198.00mg/g,吸附符合二级动力学模型,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附为熵推动的自发吸热过程。与未加氧化石墨烯相比,复合水凝胶的最大吸附容量明显提高。对Pb(Ⅱ)吸附,可再生重复使用6次而吸附量基本保持不变。     

磁性锌(Ⅱ)离子表面印迹聚合物的合成及吸附性能

采用表面离子印迹技术,以磁性Fe_3O_4@SiO_2微球为载体,Zn(Ⅱ)为模板,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,合成了磁性锌(Ⅱ)离子表面印迹MAA-SALO聚合物。采用FT-IR、VSM和SEM对产物进行了表征。通过吸附实验表明,与磁性非印迹聚合物相比,印迹聚合物对Zn(Ⅱ)具有良好的吸附和选择识别能力。当温度为291~297K时,在最佳吸附pH 6.0下,可在40min达到吸附平衡,吸附过程能较好地遵循准二级动力学模型,最大吸附容量为52.69mg/g,热力学实验表明吸附是吸热过程,印迹聚合物对Zn(Ⅱ)的吸附行为符合Langmuir模型。     

磁性复合凝胶球对Pb(Ⅱ)的吸附特性与机制

以海藻酸钠(SA)作为基体前驱材料,通过离子交联法包埋固化L-甲硫氨酸(L-met)和纳米Fe₃O₄形成磁性复合凝胶球SA@Fe₃O₄/L-met。实验探究了SA@Fe₃O₄/L-met在不同pH、投加量和初始离子浓度条件下对Pb(Ⅱ)吸附能力的影响。结果表明,在pH=5、投加量为0.5 g·L?1、初始浓度为20 mg·L?1时,SA@Fe₃O₄/L-met对Pb(Ⅱ)能达到较好的吸附效率,最大吸附量可达到328.02 mg·g?1,远大于Fe₃O₄@SA与SA的吸附量142.5 mg·g?1和152.8 mg·g?1。吸附动力学和热力学研究表明该吸附过程分别对准二级动力学方程和Langmuir方程的拟合程度更大,且反应过程是一个熵增吸热的过程。最后采用SEM、XPS、VSM等对SA@Fe₃O₄/L-met的结构与性能进行表征分析,发现SA@Fe₃O₄/L-met中的氨基和羧基通过配位反应与Pb(Ⅱ)结合,同时还存在着离子交换作用。经过5次解吸后SA@Fe₃O₄/L-met的吸附量仍能达到210.5 mg·g?1,是一种较理想的环保吸附剂。      

石墨烯/SiO2复合气凝胶微球的制备及其吸附性能研究

以硅溶胶为原料,通过W/O乳液法结合溶胶-凝胶过程制备SiO_2气凝胶微球。在硅溶胶中掺杂氧化石墨烯(GO),经过洗涤、溶剂替换、表面改性、真空干燥制备出掺杂量不同的氧化石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GOS-CAMs),最后经高温处理得到石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GS-CAMs)。经过堆密度、氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱等测试,选择GO掺杂量为0.4%(wt,质量分数,下同)的GS-CAMs,分别与石墨烯、SiO_2气凝胶微球进行对比,研究其在不同温度下对水溶液中不同浓度甲苯的吸附性能,并从吸附热力学、吸附动力学探讨其吸附机理。结果表明:掺杂量为0.4%的GO制备的GS-CAMs的综合性能最好,其松散堆密度为300kg/m~3,比表面积、平均孔径分别为328m~2/g、31.23nm;与纯SiO_2气凝胶微球相比,GS-CAMs的比表面积、孔径明显增加;GS-CAMs对不同温度下不同浓度甲苯水溶液的最大饱和吸附量为211mg/g,约为SiO_2气凝胶微球、石墨烯吸附量的1.2倍、1.6倍。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。     

氨基化修饰介孔Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2磁性吸附剂的制备及吸附性能的研究

以Fe_3O_4为磁核,中间包覆一层SiO_2,再以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂形成介孔二氧化硅,并以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为表面官能团化基团,对介孔磁性材料表面进行氨基官能团化。通过XRD、TEM、FT-IR对磁性纳米粒子及核壳式磁性纳米复合粒子进行了表征分析。研究了氨基功能化介孔磁性纳米粒子对水中Cu(Ⅱ)的吸附性能。考察了接触时间、溶液的pH值、初始浓度、吸附剂用量对吸附效果的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线进行了研究。同时考察了负载了重金属离子的吸附材料用酸溶液超声处理后循环使用的吸附效率。结果表明,二级动力学模型比一级动力学模型更适合于描述吸附剂对Cu(Ⅱ)的吸附动力学行为,说明吸附过程为化学吸附;其对Cu(Ⅱ)的吸附可用Langmuir吸附等温模型进行较好地描述,说明吸附为单分子层吸附,其对Cu(Ⅱ)的最大吸附量为120 mg/g;最大吸附发生在pH值为5.0,t=120 min时。且吸附剂解吸再生4次后,吸附率还能达到68.75%,说明所制备的氨基功能化磁性纳米材料具有较高的吸附容量,是一种潜在的能高效吸附、可再生利用的去除废水中重金属离子的吸附材料。     

N,O-羧甲基壳聚糖树脂的制备及其对重金属吸附性能研究

通过乳化交联法制备了一种新型的戊二醛交联N,O-羧甲基壳聚糖树脂,用SEM和FT-IR对树脂的表面结构和化学结构进行表征。用树脂吸附水溶液中的Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)等重金属离子,研究了不同pH值、接触时间和初始浓度对吸附量的影响。当pH值=5时,树脂对Cu(Ⅱ)的吸附量达到最大值;当pH值=6时,对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量达到最大值。利用两种吸附等温线模型对数据进行拟合并对吸附动力学进行研究,实验数据对Langmuir等温线模型具有较高的拟合度,拟合后对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为156.25、222.22和178.57mg/g,吸附过程符合拟二级反应动力学模型。