氮掺杂纤维素基碳气凝胶对染料吸附的影响

采用尿素改性与冷冻干燥法相结合的方式制备了可循环使用的氮掺杂纤维素基气凝胶,并对该气凝胶进行碳化得到氮掺杂纤维素基碳气凝胶(N-CCA)。分析了N-CCA的形貌和结构特征,并对废水中阳离子染料亚甲基蓝(MB)和阴离子染料刚果红(CR)的吸附性能进行了研究。SEM、XRD、氮气吸附脱附仪测试结果表明,经过尿素改性后,纤维素基碳气凝胶形貌发生重组,孔隙结构更加紧密,石墨化程度降低,比表面积增加,有利于提高染料去除能力。通过紫外可见分光光度计测试表明,改性后的N-CCA对阳离子染料MB的吸附能力略微下降,但对阴离子染料CR的吸附能力提升明显,从改性之前的87.12mg/g增加到360.63 mg/g。N-CCA材料具有选择性吸附性解,循环使用5次,CR去除率保持在98%以上。     

用于染料吸附的甲基纤维素基气凝胶材料的制备及性能

针对印染废水的严重污染问题,选择刚果红(CR)和亚甲基蓝(MB)作为目标吸附物,开发了一种基于甲基纤维素(MC)和壳聚糖(CS)的复合气凝胶吸附材料(MC/CS)。考察了制备过程中MC/CS的成分配比、戊二醛浓度、交联温度及气凝胶密度等参数对甲基纤维素基气凝胶吸附材料的吸附能力和压缩强度的影响,并优化了其制备工艺。结果表明:当MC/CS质量配比为6∶4,戊二醛浓度5%,交联温度50℃时,所得气凝胶密度为10 mg/cm~3时,它对CR和MB具有优异的吸附能力,静态饱和吸附量分别达到518.12和237.86 mg/g,此时气凝胶的压缩强度达到1.57 kPa,使用后可保持形态结构完整。     

氨化纤维素基气凝胶的制备及其对阿散酸的吸附行为研究

以纤维素为原料,利用表面氨化交联聚乙烯亚胺(PEI)制备了一种对阿散酸(p-ASA)具有高效吸附效果的功能化纤维素基气凝胶(Cell@PEI)。结果表明,三维块状的Cell@PEI具有独特的多孔结构、较大的比表面积(241.4 m²/g),且PEI的引入丰富了气凝胶表面的官能团,增强了Cell@PEI中的静电和氢键相互作用,促进了其对p-ASA的吸附。Cell@PEI对p-ASA的吸附符合Freundlich吸附等温模型和准二级吸附动力学模型,最大吸附量为205.6 mg/g。利用NaOH溶液对Cell@PEI气凝胶进行解吸再生5次后,其对p-ASA的去除率仍在70%以上。     

纳米纤维素基气凝胶的制备及其吸附分离应用研究进展

纤维素基功能材料的产业化是传统造纸行业转型升级的重要发展方向。纳米纤维素基气凝胶是一种基于纳米纤维素制备而成的轻质固体材料,具有孔隙率高、比表面积大、低密度和可生物降解等优点,在吸附分离领域有广泛的应用。本文对纳米纤维素基气凝胶的制备方法进行了总结,探讨了制备过程对纳米纤维素基气凝胶结构的影响,综述了纳米纤维素基气凝胶在吸附分离领域中的应用进展,并展望了其应用前景。     

掺杂改性纤维素复合气凝胶的制备及吸附性能

为提高纤维素材料在废水处理中的吸附性能,利用蒙脱土（MMT）和壳聚糖（CS）对再生纤维素（RC）掺杂改性,制备了多元复合气凝胶。对气凝胶结构进行了表征,评价了气凝胶对重金属离子的吸附性能。结果表明：CS的加入增强了与纤维素分子的作用力,能构建具有均匀微孔结构的复合气凝胶,提高了气凝胶的机械性能及其孔隙率,降低了密度。相对于纯RC气凝胶,复合气凝胶对重金属离子的吸附性能明显提升,其中RC-MMT-CS复合气凝胶对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Co~(2+)和Cu~(2+)的最大吸附量分别达到220.9、153.1、134.5、65.5 mg/g,是RC-MMT复合气凝胶的1.4、1.5、1.6、2.1倍,RC气凝胶的12.3、10.0、10.6、6.7倍。同时,RC-MMT-CS复合气凝胶具有良好的再生利用性能,5次循环后对4种重金属离子的吸附能力仍均能保持在75%以上。     

凹凸棒对纳米纤维素基气凝胶结构及性能的影响研究

以纤维素纳米纤丝（CNF）作为原料,以凹凸棒（ATP）作为增强材料,通过制备不同质量比的纳米纤维素-凹凸棒（CNF-ATP）悬浮液;然后利用液氮梯度冷冻和冷冻干燥的方法制备了CNF-ATP复合气凝胶。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）等手段对制备所得气凝胶样品进行分析,探究了不同ATP的添加量对CNF-ATP气凝胶结构的影响。结果表明,CNF-ATP的前驱体悬浮液Zeta电位为-31.20 mV,粒径分布主要在1000 nm以上。随着ATP添加量的提高,CNF-ATP复合气凝胶的湿、热稳定性及抗应变能力也显著提升,热分解温度超过了305 ℃,在溶液中浸渍72 h仍能保持湿稳定性。同时,研究发现当CNF和ATP质量比为2∶1时,CNF-ATP复合气凝胶的抗应变能力和柔韧平衡性最佳,形变承受程度可高达45%。该比例下CNF-ATP复合气凝胶的湿、热稳定性也得到了极大程度的提升,ATP在气凝胶孔壁上的分布状况表现了其分散性良好。     

海藻酸钠/羧基化纤维素复合气凝胶的保暖性能北大核心

为探究多糖基气凝胶的保暖性能,用高碘酸钠、亚氯酸钠将棉织物纤维素C2、C3位羟基氧化成羧基,高速粉碎后,得到羧基化纤维素纳米微纤(CCNF)。经冷冻干燥,将CCNF制成羧基化纤维素气凝胶(CCA)。将海藻酸钠(SA)与CCNF制成复合气凝胶(SA/CCA),通过不同方法将钙离子引入复合气凝胶,以改善其性能。结果表明:CCNF质量分数为2.0%的CCA,其导热系数为0.100 0 W/(m·K),是棉织物、涤纶织物和尼龙织物的55.93%、58.1%和57.37%;随着CCNF质量分数由0.5%提高到4.0%,CCA导热系数由0.124 8 W/(m·K)降为0.041 9 W/(m·K)。SA/CCA中,H4B的导热系数为0.032 6 W/(m·K),归因于孔隙率高且结构均匀,没有明显裂痕和孔洞结构,降低了内部空气流动;且不同面料制备保暖服装时,H4B与聚酰亚胺泡沫(PI)复合时导热系数最低,为0.037 0 W/(m·K)。     

纤维素纳米纤丝气凝胶制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

针对印染废水中的亚甲基蓝(MB)吸附问题,以水稻秸秆纤维素纳米纤丝(CNF)悬浮液为原料,通过冻融凝胶、叔丁醇溶剂置换、液氮冷冻干燥制得CNF气凝胶,对其形态结构进行表征,并研究其对MB的吸附性能;考察了吸附剂用量、溶液pH值的影响,并利用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附机制进行探讨分析。结果表明:叔丁醇冷冻干燥得到的CNF气凝胶内分布着大量由直径6~26 nm的蛛丝状纤丝构成的三维网络结构,其比表面积为52.25 m²/g,平均孔径为28.82 nm,是多孔材料;准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型能更好地描述CNF气凝胶对MB的吸附过程,计算得到理论最大吸附量为196.08 mg/g。     

阻燃纤维素气凝胶研究进展

纤维素作为天然高分子材料一直受到研究人员的广泛关注。其中,纤维素气凝胶凭借其可生物降解性、多孔性等特点,在阻燃隔热等领域展现出应用潜力。本文介绍了纤维素气凝胶的特点及制备方法,并对不同阻燃纤维素气凝胶的阻燃原理、优缺点和研究现状进行了详细综述。最后对阻燃纤维素气凝胶现有难点和发展前景进行了展望,提升阻燃效果和探索绿色、经济、可连续的生产方法是今后阻燃纤维素气凝胶重要的研究方向。     

纤维素/壳聚糖磁性气凝胶的冻融法制备及其对染料吸附性能

为开发一种高效可再生的磁性生物质基吸附剂,以微晶纤维素(MCC)和壳聚糖(CS)为凝胶网络框架、纳米Fe3 O4为掺杂剂,通过悬浮液滴和冻融结合法制备MCC/CS磁性气凝胶.借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射等表征其微观形貌及化学结构,并探讨了对染料刚果红的去除效果.结果 表明:在加入1.0 g纳米Fe3 ...     

两性纤维素基吸附剂的制备及其吸附性能研究

本研究以蔗渣制备的微晶纤维素为基体,以含氨基和羧基的两性小分子为功能试剂,以环氧氯丙烷为交联剂,采用交联法制备了一种具有高羧基含量（5.11 mmol/g）和氨基含量（7.43 mmol/g）的两性纤维素基吸附剂,并解析了重金属离子在其表面的竞争吸附行为和吸附动力学。结果表明,该吸附剂可在120 min内将1.0 mg/L的Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和2.0 mg/L的Cu(Ⅱ)同步去除至0.0030 mg/L以下,使溶液中重金属离子残余浓度符合国家安全饮用水标准GB 5749—2022,实现了低浓度多种重金属离子的同步高效去除;吸附剂对重金属离子的吸附吻合Langmuir吸附等温线模型,以单层化学吸附为主,对Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的理论最大吸附容量分别为373.1、128.4、134.4和113.3 mg/g。     

疏水纤维素柔性凝胶材料吸附苯酚性能研究

以粉末状纤维素和丙烯酰胺为单体,过硫酸钾为引发剂,N, N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,制备了纤维素柔性凝胶材料（MPCs）,经疏水改性处理后得到疏水纤维素柔性凝胶材料（T-MPCs）,并用于吸附分离溶液中的苯酚。通过改变苯酚溶液pH值、初始浓度和吸附剂添加量,研究T-MPCs吸附苯酚的影响因素和吸附机理。结果表明,T-MPCs是一种表面多孔的柔性凝胶材料,在吸附温度25 ℃、溶液pH值7.0、吸附时间360 min、初始浓度200 mg/L的条件下,T-MPCs添加量为1000 mg/L时,其对苯酚的平衡吸附量为148.9 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型及Freundlich等温吸附模型,具有良好的再生能力,5次循环再生后,T-MPCs吸附性能下降15.2%。     

废纸制备聚苯胺纤维素气凝胶及其性能的研究

本研究以废纸作为纤维素源（CEL）、聚苯胺（PANI）为导电性物质,基于原位聚合法原理制备了一种PANI气凝胶复合材料,最终获得了轻质（密度<0.05 g/cm³）、抗电磁干扰的气凝胶。通过傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TG）和矢量网络分析仪对气凝胶复合材料的组成、形貌、热稳定性和电磁参数进行表征,并研究了苯胺单体用量对复合材料电磁屏蔽等性能的影响。结果表明,随着苯胺单体用量的增加,气凝胶复合材料的热稳定性提高。当苯胺单体用量为30%时,气凝胶复合材料的热稳定性高;频率在8.2 GHz时,气凝胶复合材料屏蔽效能（SE）达9.5 dB以上。     

荆树皮栲胶/纤维素-聚乙烯亚胺气凝胶吸附阿散酸的研究

以纤维素为原料,采用NaOH/尿素/水混合溶液溶解纤维素,通过溶胶-凝胶法将荆树皮栲胶（BWT）和聚乙烯亚胺（PEI）接枝到纤维素上以制备荆树皮栲胶/纤维素-聚乙烯亚胺气凝胶（（Cell/BWT）@PEI）,通过扫描电子显微镜（SEM）、比表面积（BET）分析、热分析（TG-DTG）等手段对其进行结构表征和性能分析,并且研究了其对阿散酸（p-ASA）的吸附性能。结果表明,（Cell/BWT）@PEI比表面积为190.5 m2/g,孔径为15.2 nm,具有较好的热稳定性;当p-ASA初始质量浓度为100 mg/L、溶液pH值为5.0、吸附时间为360 min、吸附温度为25℃、（Cell/BWT）@PEI投加量为0.4 g/L时,（Cell/BWT）@PEI对p-ASA的平衡吸附容量（Qe）为163.3 mg/g,去除率为65.3%;(Cell/BWT)@PEI对p-ASA的吸附为化学吸附,Freundlich等温吸附方程更适于描述（Cell/BWT）@PEI对p-ASA的吸附,且吸附过程自发进行;吸附再生实验结果表明,循环再生5次后,（Cell/BWT）@PEI对p-ASA的Qe为1...     

聚离子液体改性废报纸基纤维素气凝胶及其染料吸附性能研究

采用超声脱墨技术纯化废报纸（WNP）,将得到的脱墨纤维素纤维在碱溶剂体系中溶解并交联再生制备纤维素气凝胶（WNCA）,最后通过化学接枝法制备了聚（1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐）聚合物刷修饰的纤维素气凝胶吸附剂（WNCA-g-PBVIMBr）;研究了WNCA-g-PBVIMBr的化学结构与物理形貌,探索了其对染料酸性橙II（AO II）的吸附性能与吸附机理。结果表明,WNCA表面均匀接枝了平均分子质量为3780 g/mol的PBVIMBr聚合物刷,其对AO II的最大吸附容量为351 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,且化学吸附起主导作用。     

纤维素/MXene复合气凝胶的制备及其对亚甲基蓝的吸附机制

将新型二维纳米材料掺杂进凝胶三维结构框架材料得到复合凝胶,可以增强凝胶对亚甲基蓝染料(MB)吸附能力,对于研究去除印染废水具有重要意义。以微晶纤维素为凝胶框架材料,MXene(MX)为功能掺杂剂,通过冷冻干燥法制备纤维素/MXene复合气凝胶。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、EDS元素分析等表征其微观形貌及化学结构,并探究对亚甲基蓝的吸附作用。结果表明：制备的MXene呈现二维层状结构,掺杂后复合气凝胶呈现三维多孔结构,且MXene的加入提高了复合气凝胶的孔隙率;复合气凝胶的吸附效果远远高于纯纤维素气凝胶,对亚甲基蓝的吸附率高达80%;当温度为20℃,染料溶液初始质量浓度为50 mg/L时,复合气凝胶质量为100 mg,吸附效果最佳,通过动力学模型拟合分析,复合气凝胶吸附亚甲基蓝染料主要吸附过程为化学吸附。     

纤维素基气凝胶制备及其超疏水改性研究进展

随着工业化快速发展对能源需求的急剧增加,海上输油管线的泄露溢油和工业有机废水处理故障风险提高,溢油和工业有机废水泄露给海洋水体生态系统带来了巨大危害。为了应对这一海洋生态风险,开发绿色环保、低成本、高效的原油和有机污染物清除方法和材料意义重大。采用吸附材料处理有机污染物被认为是有效的方法之一。纤维素基气凝胶具有轻质、多孔、可生物降解和环境友好等特点,对其进行超疏水改性并应用于吸附处理原油和有机污染物泄露事故,具有较好的应用前景。本文综述了纤维素基气凝胶的制备及其疏水改性方法与试剂,并对纤维素基超疏水气凝胶材料的发展进行了展望。     

干燥方法对木薯淀粉基碳气凝胶制备和吸附性能的影响

为研究干燥方法对淀粉基碳气凝胶的结构及吸附能力的影响,以木薯淀粉为碳源,采用常压干燥和冷冻干燥制备气凝胶,再将其高温碳化制备相应的碳气凝胶。利用红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜和全自动物理/化学吸附仪对所制备的淀粉基气凝胶和碳气凝胶进行表征,并考察了淀粉基碳气凝胶对阳离子染料的吸附能力。研究结果表明,2种干燥方法制备的淀粉基气凝胶化学结构与晶体结构基本相同,但采用冷冻干燥制备的淀粉基气凝胶（SA-FD）成孔数量更多,所对应的淀粉基碳气凝胶（SCA-FD）具有更大的比较面积（887.4 m2/g）、孔容积（0.444 cm3/g）和更强的阳离子染料吸附能力,与常压干燥法相比更具优势。     

离子交换型纤维素纤维非织造材料的制备及其蛋白质吸附性能北大核心

通过对纤维素纤维非织造材料进行表面羧基化改性,制备得到具有离子交换功能的非织造材料基蛋白质吸附介质。研究了改性工艺参数对形貌结构、化学性质及力学性能的影响;并以溶菌酶为模板蛋白质,探究不同改性剂用量及改性温度条件下获得的非织造材料的蛋白质吸附性能。结果表明,当采用8%柠檬酸,以110℃热处理后,所得羧基化非织造材料具有良好的亲水性,对蛋白质的最高吸附量可达420 mg/g,且吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,是一种高效、环保的蛋白质吸附材料。     

羟乙基纤维素基载银复合气凝胶的制备及性能

针对生活用水、工业用水细菌含量不达标问题,本文以羟乙基纤维素(HEC)、纳米银溶液为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂制备了一种基于羟乙基纤维素的复合气凝胶抗菌过滤材料(HEC-PVP)。研究了HEC-PVP复合气凝胶的抗菌性能,探讨了HEC-PVP复合气凝胶的制备工艺,同时分析了较优工艺条件下制备的HEC-PVP复合气凝胶的力学性能、水中结构稳定性、抗菌性能等。