阳离子交换树脂改性研究进展

强酸性阳离子交换树脂含有大量的强酸性基团,具有选择、交换、吸收和催化等功能,但其存在耐高温性能差、酸强度低等问题,故需要对其进行改性。改性的阳离子交换树脂广泛应用于水处理、有机合成、分离处理、环境保护及生物制药等领域。本文简要介绍了近年来强酸性阳离子交换树脂的改性方法,主要包含:金属离子改性(Al³⁺、Sn⁴⁺、Zn²⁺、Ti⁴⁺、Fe³⁺和Fe²⁺、Ce⁴⁺和Ga³⁺、Ni²⁺、Zr⁴⁺、Pd²⁺等)、磺化改性、巯基改性、胺化改性及其他类改性等方法;指出了其存在的问题,分析了改性阳离子交换树脂的未来发展方向,开发和研制具有耐高热和化学稳定性的树脂载体材料成为其研究的关键。除此之外,对树脂进行各种改性处理也是改善树脂综合性能、扩大其应用范围的重要方法。     

单价选择性电渗析处理酸性重金属废水应用研究

采用吡咯为改性材料,浸渍法为改性方法,通过对普通均相阳离子交换膜(CEM)进行膜表面改性,制备了单价选择性阳离子交换膜.同时将单价选择性电渗析工艺用于处理酸性重金属废水,考察了装置运行参数(电流密度与进水流量)和废水水质(酸度与重金属离子浓度)对酸性重金属废水中H+、Zn2+与Cd2+选择性分离的影响.结果表明:当电渗...     

油田聚合物溶液黏度的影响因素研究

为降低离子对聚合物溶液黏度的影响，研究了K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、S^2-离子溶液对聚合物黏度的影响规律。研究表明，二价阳离子的影响比一价阳离子的影响大，阳离子中Fe²⁺的影响最大，阴离子中S^2-的影响最大。随着阳离子K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺浓度增加聚合物溶液黏度降低，当K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺离子质量浓度分别为40,1 000,60,50 mg/L时对母液黏度稳定性影响最大，此时1 500 mg/L聚合物溶液黏度降到110 mP·s。因此，对于油田选用配聚用水时，需要严格控制Fe²⁺和S^2-的出现并保证K⁺、N...     

膜法电容去离子技术用于水溶液中单/多价阴离子的分离

将电容去离子技术（CDI）与单价阴离子选择性交换膜结合构建新型膜法电容去离子膜堆（PSMCDI）,并探索其在单/多价阴离子分离中的应用。采用自制的测试装置,以Cl^-/SO₄^2-水溶液为模拟体系,并选择现有的两种商业化单价阴离子选择性交换膜（ASV和ACS）作为膜元件,系统地研究了各参数（PSMCDI种类、阴离子组成和浓度、pH、操作时间、电压和流速）对单价离子选择性的影响。结果表明,总阴离子去除量随着阴离子浓度的增加而增加,但是对于单价离子（Cl^-）选择性降低。随着操作时间的增加,单价离子（Cl^-）选择性也降低。对于ASV膜,在1.2 V的直流电压、10 min吸附时间和30 ml·min^-1进料流速的条件下得到1.6的单价阴离子去除选择性。同时,在相同条件下,ACS膜的单价阴离子去除选择性为1.4。     

EPDM/PVDF阳离子交换膜的制备

本文采用EPDM、PVDF、苯乙烯和二乙烯基苯为原料，浓硫酸为磺化剂，制备出具有互穿网络结构的阳离子交换膜。通过研究，对比不同品牌不同型号EPDM、共混基材比例、基材与苯乙烯比例、磺化时间和磺化温度对膜性能的影响。优化后的EPDM阳离子交换膜具有良好的综合性能：交换容量1.8～2.0 mol/kg，面电阻为5～6Ω·cm²，溶质扩散系数5～6×10^-3 mmol/(cm²·h·mol·L^-1)，其在电渗析过程中展现出的低电阻、低能耗和较高的电流效率，使得EPDM阳离子交换膜具备潜在的竞争优势。     

单价选择性阴离子交换膜改性研究进展

总结了目前单价选择性阴离子交换膜在改性方面的研究进展,着重从掺杂改性、涂覆表面改性、电沉积表面改性及化学接枝表面改性四个方面详细阐述了提高阴离子交换膜单价选择性的方法,并分析了限制单价选择性阴离子交换膜发展的因素,最后指出明晰改性机理和拓展改性新方法是今后阴离子交换膜提升单价选择分离性能的发展方向。     

单价选择性阴离子交换膜的改性研究进展

详细介绍了表面改性法和膜基体改性法的原理、特点及其改性效果，总结了近3年来单价选择性阴离子交换改性的研究进展并对不同改性方法进行了评价。结果表明，膜改性是一种提高单价选择性阴离子交换膜的渗透选择性、离子通量和抗污染性能的有效方法。最后分析了限制单价选择性阴离子交换膜量产的因素，并展望了单价选择性阴离子交换膜可能的量产方向。     

单过硫酸氢钾预氧化-铁盐混凝体系降解水中有机物的特性研究

研究单过硫酸氢钾(PMS)预氧化-铁盐(硫酸铁/亚铁)混凝体系在不同PMS浓度、不同混凝剂种类及浓度、不同混凝沉淀时间等条件下最佳的降解效果，并利用湿法氧化(过硫酸盐)-非色散红外探测(NDIR)方法分析水中TOC降解率与不同反应条件的关系。在PMS浓度从200μmol/L增加至800μmol/L时，PMS-Fe²⁺/Fe³⁺混凝体系对TOC的去除率分别由9.08%和14.92%增至38.86%和41.78%。Fe²⁺/Fe³⁺浓度从200μmol/L增加至800μmol/L时，PMS-Fe²⁺/Fe³⁺混凝体系对TOC的去除率分别由6.68%和8.27%增至26.86%和38.22%。反应时间从1 h增加至2.5 h, PMS-Fe²⁺/Fe³⁺混凝体系的TOC去除率分别只增加了2.45%和2.72%。结果表明，不同的PMS浓度、不同混凝剂种类及浓度、不同混凝沉淀时间等条件下混凝体系TOC降解率存在差异，PMS...     

木质素磺酸钙-石墨烯复合量子点的制备及性能

木质素磺酸盐是造纸工业主要副产物之一,本文利用木质素磺酸钙和柠檬酸为原料通过绿色简便的原位反应制备木质素磺酸钙/石墨烯复合量子点,利用荧光光谱、紫外可见光谱和透射电镜等研究了复合量子点的光学性能、结构模型和对金属离子的选择性吸附性能,结果表明该复合量子点的荧光强度是石墨烯量子点的4倍多,并且复合量子点可以选择性识别Fe³⁺,在10～500μmol/L范围内,Fe³⁺的浓度与复合量子点溶液的荧光强度有良好的线性关系,可应用于Fe³⁺的检测。此荧光探针制备简便,成本低廉,检测铁离子速度快,准确性高,选择性好,在离子检测方面有潜在的应用价值。     

TBAH/H2O溶解体系中(Fe)Ⅲ对纤维素溶解性能的影响

四丁基氢氧化铵(TBAH)水溶液是一种常温非衍生化高效溶解纤维素的新型溶剂体系。通过引入一定浓度Fe³⁺研究了生产过程中体系中(Fe)Ⅲ对纤维素溶解性能以及再生纤维素膜力学性能的影响规律。结果表明，在较低的浓度范围内，Fe³⁺能够促进纤维素的溶解，Fe³⁺浓度从0增加到50 ppm时，纤维素溶液浊度从32.2 NTU降低至14.8 NTU，粘度从62.3 Pa·s升至71 Pa·s；再生纤维膜断裂强度从45 MPa提高到98 MPa，断裂伸长率也从15.1%提高到18.7%。鉴于(Fe)Ⅲ在实际生产中不可避免，本研究对于纤维素新型溶剂纺实际生产过程中产品质量控制具有重要的指导意义。     

Fe2+对厌氧氨氧化EGSB反应器运行性能的影响

厌氧氨氧化(Anammox)在污水处理系统中越来越受到重视，Fe²⁺对Anammox系统具有重要作用。通过不断提升进水总氮(TN)浓度，本文研究Fe²⁺对Anammox膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)脱氮性能以及细菌生理变化的影响。当Fe²⁺浓度从1.00mg/L增加到7.50mg/L时，氮去除效果显著增加，抵抗氮负荷的能力明显增强。同时胞外聚合物(EPS)与血红素c浓度也逐渐增加到最大值分别为242mg/g VSS和3.76μmol/mg pro，细菌活性明显提高。随着Fe²⁺浓度继续增加到10.0mg/L，反应器脱氮性能下降，EPS与血红素c含量也随之减少，细菌活性降低。因此，7.50mg/L的Fe²⁺能最大程度增强反应器脱氮性能，提高细菌活性，使颗粒更加致密，促进Anammox污泥沉降和聚集。研究结果有助于深入探索Fe²⁺对Anammox系统的作用机制，对培育高性能Anammox污泥、保证EGSB反应器的高效稳定运行具有重要意义。     

Fe3+交联聚乙烯亚胺-单宁酸复合纳滤膜研究

利用聚乙烯亚胺(PEI)、单宁酸(TA)与Fe³⁺之间的螯合作用,通过层层自组装技术,制备了PEI-TA复合纳滤膜,对其表面形态及性能进行了表征,并研究了TA、Fe³⁺含量和组装层数对膜性能的影响。结果表明,当PEI、TA、Fe³⁺的质量浓度分别为2、3、3 g/L,组装层数为6层时,复合膜性能为优。优化膜对Na₂SO₄、MgCl₂、NaCl的截留率分别为97.34%、65.46%、73.11%,水通量达24.91 L/(m²·h)。该复合膜制备工艺简单、绿色,在脱盐、水质软化等水处理领域具有应用潜力。     

基于Fe(Ⅲ)和邻苯二胺显色反应快速检测硫化物

比较了不同金属离子(Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Ag⁺、Cr³⁺)对邻苯二胺(OPD)的氧化能力，基于Fe³⁺能直接氧化OPD产生黄色发荧光的产物而构建了Fe³⁺-OPD显色体系。结合硫化物的还原性以及对金属离子较强的亲和性，开发了一种通过比色法选择性检测硫化物的方法。结果表明，在pH 4.0Na Ac-HAc缓冲液中，Fe³⁺-OPD显色体系的吸光度和荧光强度与NaHS的浓度分别在10～200μmol/L和5～150μmol/L范围内呈线性关系，荧光法的检出限可达0.1μmol/L，体系内其他还原性物质及硫醇对Na HS的检测无干扰。将Fe³⁺-OPD显色体系结合纸芯片构建的纸基比色体系蓝色分析色道值(B...     

Sn掺杂CeO2中Ce3+的形成机制及其对质子交换膜燃料电池耐久性的影响

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行过程中，产生的自由基会攻击质子交换膜，使其开裂或形成孔洞，导致电池失效。常见的改性方法是在质子交换膜(PEM)中添加自由基清除剂材料。基于此，本文合成了Sn掺杂CeO₂自由基清除剂，通过提高Ce³⁺浓度来增强其在PEMFC中自由基清除性能，避免PEM厚度迅速减薄，从而提高质子PEMFC的耐久性。密度泛函理论计算和试验结果表明，Sn掺杂会引起CeO₂产生晶格畸变，降低氧空位形成能，促进CeO₂中Ce³⁺的形成。同时，Sn²⁺的加入可将CeO₂-Sn样品中的Ce⁴⁺还原为Ce³⁺,提升Ce³⁺的浓度，从而提高PEM的耐久性。单电池测试结果表明，经70 h的开路电压衰减测试，CeO₂-Sn-5%改性后的质子交换膜组装的单电池电压衰减率最低(18%),且功率保留率(56%)比其他样品更高，表明该样品具有更优异的耐久性。     

Fe2+/H2O2体系降解MB机制及影响因素研究

以亚甲基蓝（MB）作为目标污染物，实验研究了Fe²⁺/H₂O₂体系降解MB的活性物质，明确了主要反应条件对MB降解的影响特性。结果表明：HO₂?没有直接降解MB的能力；Fe²⁺/H₂O₂体系对MB的降解能力主要来自于?OH；Fe²⁺/H₂O₂体系降解MB可分为快速反应阶段和匀速反应阶段。快速反应阶段的MB降解率随温度升高而下降。体系对MB降解能力随H₂O₂初始浓度增加呈现先升高后减弱的趋势，本实验条件下，最佳H₂O₂初始浓度为5 mmol·L^-1。体系对MB降解能力随Fe²⁺初始浓度的增加而单调增加。MB降解速率随MB初始浓度的增加而增加，但MB降解率随其初始浓度呈现先增大后减小的趋势。保证?OH生成速率及其有效利用是提高体系氧化能力及H₂O₂利用率的关键。     

基于氮掺杂碳量子点的荧光微球制备和Fe3+检测

分别以尿素、氨水、二乙烯三胺、多乙烯多胺为氮源,绿色廉价的白菜为碳源,采用水热法合成氮掺杂的蓝色荧光碳量子点,结果表明多乙烯多胺氮掺杂碳量子点（NCDs）荧光量子产率最高为53.3%。然后将NCDs作为荧光探针应用于荧光微球制备和Fe³⁺检测方面,以三聚氰胺甲醛（MF）为载体,合成了氨基化MF荧光微球;基于Fe³⁺对NCDs良好的荧光猝灭效应,建立了一种荧光测定Fe³⁺的方法,并对NCDs和MF荧光微球的结构和性能进行表征。结果表明,NCDs的荧光性能得到了显著的改善;MF荧光微球单分散性好、荧光性能好且稳定,在生物医学领域方面有重要的应用价值;NCDs对Fe³⁺具有单一选择性,Fe³⁺浓度在0~2μmol/L内与NCDs的荧光猝灭程度呈良好的线性关系（R²=0.9945）,检出限为0.035μmol/L。将该体系应用于实际水样中Fe³⁺的测定,相对标准偏差（RSD,n=6）在1.42%~3.02%内,加标回收率在98.7%~104.5%之间。该体系对Fe³⁺检测灵敏性好、选择性高以及抗干扰性强,在离子分析检测方面有潜在的应用前景。     

氨基磺酸改性海藻酸钠的制备及对Fe3+的吸附

为有效防止尾矿坝化学堵塞可在排水设施上涂覆海藻酸钠基吸附材料。以海藻酸钠(SA)为基体, 高碘酸钠为氧化剂, 氨基磺酸为改性材料, 制备了一种吸附材料氨基磺酸改性海藻酸钠(MSA), 使用FT-IR、SEM对其进行表征, 并研究了MSA对Fe³⁺的吸附行为。研究结果表明: —NHSO₃H被成功引入到海藻酸二醛(ADA)上制得MSA; MSA吸附Fe³⁺后分子尺寸增大, 分子链空隙增大。MSA吸附Fe³⁺的较佳吸附条件为Fe³⁺初始质量浓度200 mg/L、Fe³⁺溶液pH值2、吸附时间240 min, 吸附温度25 ℃, 此时MSA对Fe³⁺的吸附量最大, 为151 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温式, MSA对Fe³⁺的吸附是单分子层化学吸附; 吸附热力学分析表明吸附过程是一个自发的过程, 且温度升高不利于吸附反应的进行。     

添加剂改性Fenton体系中Fe2+再生过程及机制的对比

Fe²⁺的再生直接决定Fenton体系产生的能力。选取羟胺、对苯二酚、对苯醌、亚硫酸钠4种典型添加剂,通过分析不同改性Fenton体系中Fe²⁺浓度、H₂O₂浓度、氧化还原电极电位（ORP）,揭示了Fe²⁺再生机制的差异,并进一步分析了不同添加剂与体系中H₂O₂及·OH的反应情况。结果表明：NH₂OH能快速使Fe²⁺再生,但伴随其消耗,Fe²⁺浓度不断降低。对苯二酚、对苯醌具有相似效果,两者均可大大强化Fe²⁺的再生。与NH₂OH不同,两者在体系中可迅速建立醌循环,持续还原Fe³⁺,且以两种物质或其组合均可建立循环。与上述机理均不同,Na₂SO₃会先与·OH及H₂O₂反应,因而不能有效还原Fe³⁺。实验还发现添加剂均存在与·OH的反应,其中Na₂SO₃还会消耗H₂O₂。     

碳量子点/Fe3+复合材料用于生物传感检测抗坏血酸

利用碱木质素为原料,在浓硫酸与浓硝酸环境中,先进行超声处理,随后转移至反应釜中,180℃水热反应12h,制备碳量子点（CDs）,并采用多种测试手段对其结构及形貌进行了表征。通过CDs溶液与Fe³⁺溶液相互作用,制备得到CDs/Fe³⁺复合材料。利用紫外光谱及荧光光谱研究了CDs及CDs/Fe³⁺复合材料的光学性能,发现CDs具有优异的荧光性能,其荧光量子产率达17.3%（硫酸喹啉为参比物质）,而CDs/Fe³⁺复合材料荧光猝灭明显。将CDs/Fe³⁺复合材料应用于人体内不同生物活性分子检测,发现CDs/Fe³⁺复合材料对抗坏血酸（AA）具有特异性识别,且在0~200μmol/L及200~350μmol/L范围内,AA浓度与CDs/Fe³⁺复合材料的荧光强度呈现良好的线性关系,同时具有优异的选择识别性,可应用于生物体内AA的检测,在生物传感方面具有潜在的应用价值。     

铁离子和半胱氨酸对抗体电荷异构体分布的影响

目的：研究Fe³⁺和Cys对CHO细胞表达免疫球蛋白G(IgG)电荷异构体比例的影响。方法：在补料分批培养外泌表达IgG的CHO细胞株中,以不同的策略单独或联合添加不同浓度的Fe³⁺或Cys;培养14 d后离心得上清液,通过生化分析仪测定上清液中IgG的含量,利用Protein A MagBeads亲和纯化该抗体,通过糖基化修饰、阳离子亲和层析(CEX)、非还原十二烷基硫酸钠毛细管电泳(nrCE-SDS)、硼酸亲和层析(BAC)及疏水相互作用色谱(HIC)进行鉴定。结果：Fe³⁺的添加可提高IgG酸性异构体比例,并且Cys可增强Fe³⁺的提升效果,仅添加Cys对酸性异构体的比例没有影响;电荷异构体表征表明酸性异构体含量提高主要源于唾液酸修饰、片段、Fc段氨基酸位点氧化修饰以及糖化水平的增加。结论：Fe³⁺与Cys通过提高唾液酸修饰、片段的丰度、糖化水平以及某些氨基酸位点的氧化,导致IgG酸性异构体比例显著增加。