CuFe2O4/改性活性炭磁性复合材料表征及其吸附性能

运用化学沉淀法合成了CuFe2O4/改性活性炭(MAC)磁性纳米复合材料,并研究其对罗丹明B(Rh B)的吸附性能.运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)和比表面积测定仪等技术对其理化性质进行了表征,分析表明复合材料颗粒大小在10～100 nm之间;探讨了CuFe2O4/MAC磁性复合材料吸附Rh B的过程,考察了溶液的pH值、Rh B的初始质量浓度、温度等因素对吸附的影响.结果 表明:CuFe2O4/MAC磁性复合材料可有效吸附去除Rh B,其吸附过程适合准二级动力学模型及吸附等温线符合Freundlich模型,饱和吸附容量为73.54 mg/g.CuFe2O4/MAC磁性复合材料具有较好吸附性能和磁响应性,易于分离回收,可作为一种有效去除水体污染物的吸附材料.     

氨基功能化磁性CoFe2O4/氧化石墨烯去除电镀废水中Cr(Ⅵ)的研究

使用改良的hummers法制备出的氧化石墨烯为载体,采用共沉淀法制备出磁性CoFe2O4/氧化石墨烯(MGO),再使用三乙烯四胺(TETA)对磁性CoFe2O4/氧化石墨烯进行氨基功能化,制备出氨基功能化磁性CoFe2O4/氧化石墨烯吸附剂.采用X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对TETA-MGO的物相、化学组成和微观形貌进行表征,以TETA-MGO作为吸附剂去除电镀废水中Cr(Ⅵ),探讨吸附性能和吸附机理,分析TETA-MGO在外加磁场下的液固分离和再生吸附性能.结果表明纳米级立方尖晶石相磁性CoFe2O4均匀生长于氧化石墨烯的表面和片层之间,TETA通过C-N键与磁性氧化石墨烯(MGO)相连,氨基功能化成功,活性吸附位点增点.室温下,pH =2时吸附效果最佳,吸附120 min时达到吸附平衡,平衡吸附量约为48.66 mg·g-1,TETA-MGO对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和吸附热力学可分别使用拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述,吸附过程主要属于化学吸附控制的单分子层吸附,使用外加磁场可以对TETA-MGO实现简单的固液分离,TETA-MGO经过6次再生吸附后,对Cr(Ⅵ)的吸附量仅下降19.67;,说明具有良好的循环再生吸附能力.     

纳米CeO2吸附剂的制备及对六价铬的吸附性能

吸附法是去除水中重金属离子的重要方法,开发新型吸附剂一直是研究热点.利用浸渍法和水热法制备了片状和无定形的纳米CeO2吸附剂,探讨其对六价铬的吸附性能,分析pH、吸附时间、六价铬初始浓度等因素对其吸附性能的影响,并通过循环吸附实验考察纳米CeO2吸附剂的再生能力.结果表明:厚度30 nm、直径大小约为400 nm的片状CeO2吸附剂具有更强的吸附能力和更快的吸附速率,80 min时基本达到吸附平衡;两种吸附剂的最佳吸附pH为3;吸附动力学均符合伪二级动力学方程,Langmuir模型和Freundlich模型均能很好地拟合等温吸附过程,表明纳米CeO2对六价铬的吸附以单层吸附为主.片状CeO2四次吸附-解吸实验之后吸附率稍有下降,表明片状CeO2吸附剂有较好的再生能力,因而,该片状CeO2吸附剂适用于与酸性Cr(Ⅵ)废水的处理.     

Fe3O4@SiO2-NH2纳米粒子制备及其对Pb2+吸附性能影响

采用共沉淀法合成Fe3 O4纳米粒子,并在其表面依次包覆SiO2和γ-氨丙基三乙氧基硅烷,溶胶凝胶一步法合成氨基化磁性纳米粒子Fe3 O4@SiO2-NH2.并通过SEM、FTIR和VSM等测试方法,对该磁性纳米粒子的颗粒形貌、表面性质及磁强度进行了表征;考察了介质pH值对该磁性纳米粒子吸附Pb2+的平衡吸附容量的影响,并研究了吸附动力学、等温吸附线及吸附热力学.结果表明:Fe3 O4@SiO2-NH2粒径大小平均为80 nm,饱和磁化强度为79.52 emu/g,其对Pb2+吸附过程是吸热过程和熵增过程;吸附行为符合Lagergren准二级动力学模型,化学吸附占主导;符合Langmuir模型,是单分子层吸附.在介质pH值为6、温度为313 K时吸附效果最优,最大吸附容量可达到179.5 mg/g.     

静电纺丝法制备CeO2微纳米纤维及其除氟性能

以聚丙烯腈(PAN)为载体,六水合硝酸铈[Ce(NO₃)₃·6H₂O]为原料,采用静电纺丝法制备了Ce(NO₃)₃/PAN纤维,在空气中热处理得到CeO₂微纳米纤维,通过XRD、BET和SEM对CeO₂微纳米纤维进行表征。采用静态吸附实验探讨了CeO₂微纳米纤维去除水溶液中氟离子的性能,考察了溶液pH值、初始氟离子浓度及共存阴离子等对吸附性能的影响。结果表明,pH=3时,CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附性能最佳,CeO₂吸附量随着F^-浓度的增大呈上升趋势。CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附等温线遵循Langmuir模型,二级动力学模型能很好地描述CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附过程。CeO₂微纳米纤维的除氟性能优良,可为其实际应用提供理论参考。     

纳米NiO/生物活性炭的制备及其去除废水中苯酚的研究

采用原位水热法制备纳米NiO/沙柳活性炭复合材料(NiO/SAC),通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等仪器对其结构和形貌进行表征,并研究NiO/SAC对废水中苯酚的去除能力,考察催化剂用量、苯酚溶液初始浓度、pH等因素对苯酚去除率的影响.结果表明:花状的氧化镍均匀地分散于活性炭的表面,质量分数约为2;,在NiO/SAC复合材料吸附与催化降解双重作用下,在催化剂投加量为5 g/L、苯酚溶液pH为6时,苯酚去除率可达95;以上;NiO/SAC在pH 3～11宽范围内,对苯酚的去除率均在80;以上,是理想的工业苯酚废水处理材料.     

光波辅助核桃壳活性炭吸附孔雀石绿性能的研究

以新疆薄皮核桃壳为原料,加入0.7 mol/L的氯化锌(ZnCl2)在600℃马弗炉中活化加热50 min制备活性炭.采用微波、光波、光波组合C1、光波组合C2辅助活性炭吸附孔雀石绿染料溶液,探讨辐射时间、染料浓度、活性炭用量对吸附效果的影响.结果表明:辐射时间2 min、染料浓度500 mg/L、活性炭用量10 mg时,吸附效果最佳;该吸附过程更符合准二级吸附动力学方程(R2=0.9928),属于化学吸附;拟合等温Langmuir方程能更好的描述该吸附过程(R2=0.9919),吸附以单分子层吸附为主;正交实验分析表明,影响吸附效果的主次顺序为活性炭用量>染料浓度>吸附时间;活性炭用量对吸附效果的影响最为显著.     

磁性Fe3O4/膨胀石墨对亚甲基蓝的吸附性能研究

以膨胀石墨(EG)为载体,采用简单的水热法,制备出磁性Fe3O4/膨胀石墨(MEG).采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对MEG的组成结构和形貌进行表征.以亚甲基蓝为目标污染物,探讨了溶液pH值、吸附时间、盐离子浓度和亚甲基蓝初始浓度对吸附性能的影响,并对吸附动力学和吸附等温线进行研究.结果表明:当亚甲基蓝初始浓度为50 mg·L-1,pH值为7,吸附时间为60 min时,对亚甲基蓝的去除率和吸附量分别为97.03;和48.52 mg·g-1,随着溶液中盐离子Na+和Ca2浓度的增加,MEG对亚甲基蓝的吸附性能降低;MEG对亚甲基蓝的吸附行为符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型.MEG可以使用磁铁进行分离回收,回收率达95.71;.5次吸附-再生后,吸附量仍较高为41.72 mg·g-1,说明MEG吸附剂具有较稳定的重复使用能力.     

Na-X分子筛对Cu(Ⅱ)吸附性能研究

在不同的初始浓度(C0=30 mg/L、50 mg/L、100 mg/L和200 mg/L),溶液pH(2.12～8.19)、反应时间(10 min、20 min、30 min、50 min、70 min、90 min、120 min)下,研究绿泥石为原料制备的Na-X分子筛对水溶液中Cu(Ⅱ)的吸附行为.结论:在温度为298 K、初始Cu2+溶液体积为50 mL,浓度为100 mg/L时,Na-X分子筛的最佳投加量为40 mg;此外,随着初始温度从298 K提高到318 K,Cu(Ⅱ)的吸附能力从125.471 mg/g增加到151.745 mg/g,并且吸附容量随着铜离子初始浓度的增加而增加.本试验结果表明Na-X分子筛可以有效去除含Cu(Ⅱ)的重金属废水;将Langmuir与Freundlich吸附模型进行数据对比,Langmuir模型拟合性很好;另外伪二级动力学能够很好描述分子筛处理含铜废水过程.     

表面活性剂改性碳气凝胶吸附亚甲基蓝性能的研究

以间苯二酚和甲醛为碳前体,分别以十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,采用溶胶凝胶法制备碳气凝胶材料.采用TG、XRD、SEM、N2吸脱附法等技术手段对其结构、形貌及热稳定性进行表征,探讨了吸附时间、染料初始浓度等因素对亚甲基蓝吸附性能的影响.结果表明,表面活性剂改性后的碳气凝胶孔结构较原生的碳气凝胶丰富;以十二烷基苯磺酸钠作模板剂所制得的样品吸附性能最佳,吸附条件为:样品用量为25 mg、染料浓度为300 mg/mL、吸附时间为5 h.对吸附机理研究表明,吸附剂去除亚甲基蓝符合Langmuir吸附模型,吸附动力学研究表明吸附行为符合二级动力学模型.     

钛柱撑蒙脱石去除亚甲基蓝的性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钙基蒙脱石(Ca-MMT)作基质材料、钛酸四丁酯为钛源,制备了钛柱撑蒙脱石(Ti-MMT).采用XRD、FTIR、SEM、TEM和UV-vis等手段表征了Ti-MMT样品的结构、形貌和化学组成;将所制Ti-MMT用于吸附和协同光催化去除水体中有机污染物亚甲基蓝(MB);考察了Ti-MMT对MB的脱除性能.结果表明:聚合羟基阳离子Ti4+成功柱撑进入蒙脱石(MMT)层间,层间的 TiO2主要以锐钛矿晶相存在,柱撑过程改变了 MMT的形貌,使Ca-MMT的光吸收带边发生一定的红移,拓宽了Ca-MMT的光响应范围,提高了Ca-MMT的响应波长;在去除MB的实验中,Ti-MMT表现出对MB较佳的去除效果,动力学研究表明去除过程受到时间、初始质量浓度及pH的直接影响,去除率随时间、初始质量浓度和pH的增加而增加;暗吸附30 min,光照180 min,对于50 mg/L的MB溶液投加5g/L的Ti-MMT,MB去除率可达95.42;.     

固相法合成NaA型粉煤灰沸石对染料废水的吸附性能研究

以粉煤灰为原料,采用固相法合成NaA型粉煤灰沸石.通过静态吸附实验,研究了吸附时间、pH值、溶液浓度以及吸附温度对粉煤灰沸石吸附脱除亚甲蓝性能的影响.通过SME、XRD对产品进行表征,探讨了亚甲蓝在粉煤灰沸石上的吸附行为.结果表明:经XRD分析,合成产物主要为NaA型沸石.SEM分析表明,产物分别具有纺锤体及NaA型沸石立方体骨架结构;在吸附温度25 ℃,pH值>5,粉煤灰沸石投加量8 g·L-1,吸附30 min时,NaA型沸石对初始浓度为50~100 mg·L-1的亚甲蓝去除率均可达90;以上,较粉煤灰提高了45;;与商品沸石的吸附性能相当.合成的粉煤灰沸石吸附亚甲蓝过程符合Langmuir模型,其为单分子层吸附.     

壳聚糖/氧化石墨/SiO2薄膜的制备及吸附性能

用溶胶凝胶法制备了两种壳聚糖/氧化石墨/SiO2膜(壳聚糖和正硅酸乙酯的质量比分别为接近于1和小于1,且加入氧化石墨的量相同).通过红外光谱、X-射线衍射、差示扫描量热、扫描电镜对产物进行了表征.测定了膜的溶胀度、含水量和交联度.用甲基橙水溶液模拟工业染料废水,通过反应时间、浓度、酸碱性、温度的影响来讨论两种壳聚糖/氧化石墨/SiO2的吸附性能大小,得出壳聚糖与正硅酸乙酯的质量比接近1的吸附性能优于质量比小于1的,在25℃,甲基橙溶液浓度为20 mg/L,pH值为3,吸附90 min时可达到吸附平衡,且吸附量为110.29 mg/g,吸附符合Langmuir吸附模型和拟二级动力学模型.     

核桃状3D分级结构γ-AlOOH无模板水热合成及对刚果红吸附性能研究

以Al(NO3)3.9H2O为铝源、尿素为沉淀剂,无模板水热法制备了单分散、尺寸均一的核桃状分级结构γ-AlOOH.用XRD、SEM、TEM和氮气吸脱附法对样品进行了表征,探讨了γ-AlOOH纳米结构形成机理,并研究了其对刚果红的吸附性能.实验结果表明,核桃状分级结构组成单元为纳米纤维,比表面积为101.3 m2/g,平均孔径为21.88 nm,并对刚果红表现出良好的吸附特性,吸附率和最大吸附量分别为98.8;和98.8 mg/g.     

磁性竹节状中空碳纳米纤维的制备及吸附研究

以葡萄糖为碳源,硝酸钴为钴源,去离子水做溶剂合成前驱体,采用压力诱导的方法将前驱体注入到阳极氧化铝模板(Anodized Aluminum Oxide,AAO)的纳米孔道内,经加热处理后,在模板的纳米孔道内合成了具有微孔结构的一维磁性中空碳纳米纤维(magnetic hollow carbon nanofibers,MHCFs),使用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对样品进行表征,使用振动样品磁强计(VSM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、Zeta电位分析仪对改性前后产物进行性质考察,结果表明,合成的MHCFs呈中空状,直径约为200 nm,石墨化程度较好,MHCFs上均匀分散着Co2 C纳米颗粒,其晶型为面心立方晶系,磁性为超顺磁性,利用磁性可以将其分离.使用过氧化氢对产物进行改性,考察pH值和吸附剂用量对吸附性能的影响,并用静态和动态吸附实验考察其吸附行为,吸附试验结果表明,对亚甲基蓝的吸附率达到98.78;,吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程.     

有序氮掺杂介孔碳的水热自组装合成及其CO2吸附性能研究

以Pluronic F127为软模板,三聚氰胺和尿素为氮源,通过无需预聚合的一步水热协同自组装法制备了有序氮掺杂介孔碳CO2吸附剂.采用N2吸附/脱附、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等多种表征手段考察了吸附剂的结构及表面特性.测定了不同温度下CO2和N2在有序氮掺杂介孔碳上的吸附等温线,应用多种吸附等温模型(Langmuir、Freundlich、Temkin、Dual-site Langmuir(DSL)模型)进行了拟合分析,并结合IAST模型预测了吸附剂在模拟烟气中的CO2/N2吸附选择性.结果表明,有序氮掺杂介孔碳具有较大的比表面积(可达498.6 m2/g)、高度有序的介观结构(P6mm空间群)以及较高的氮含量,其中氮元素以多种形式均匀掺杂在碳骨架中.研究发现,有序氮掺杂介孔碳对CO2和N2的吸附高度符合DSL吸附等温模型.此外,氮含量更高的NOMC-M具有更大的CO2吸附量(0℃,3.55 mmol/g;25℃,2.67 mmol/g)和CO2/N2吸附选择性(>40),且在连续CO2吸附/脱附循环测试后仍可保持良好的再生稳定性.     

多层状碱式碳酸锌微晶的制备及其脱除Cu2+性能研究

以壳聚糖(CS)为生物模板,采用低温水热法成功制备出了多层状碱式碳酸锌(ZCHO)微晶.采用XRD、SEM和TG等手段对产物的结构、形态和热学性能进行了表征,结果表明,单个ZCHO微晶颗粒均是由许多ZCHO纳米片构成的.添加适量的CS对形成多层状ZCHO微晶起到了至关重要的作用.热重分析结果表明,CS辅助得到的碳酸锌微晶热稳定性较高.等温吸附实验表明,在室温下,多层状ZCHO微晶能有效脱除水体中的Cu2,去除量与浓度关系符合Freundlich模型.最后讨论了多层状ZCHO微晶大容量去除Cu2+的可能机理.     

类花状羟基磷灰石催化降解孔雀石绿染料废水的研究

以膨胀石墨为微反应器,通过化学沉淀法合成类花状羟基磷灰石,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对催化剂使用前后的结构和形貌进行表征,同时考察了催化剂用量、H2O2用量、溶液初始浓度等因素对孔雀石绿去除效果的影响.根据动力学方程t/qt=1/k2q2e+t/qe,降解过程近似符合准二级动力学方程,吸附速率常数为0.0050 g·mg·min-1.当催化剂加入量为0.01 g,H2 O2体积为0.1mL,反应时间为54 min,孔雀石绿溶液(10 mg/L)脱色率达到98.7;.     

CaCO3/g-C3N4复合材料的制备及吸附性能研究

利用三聚氰胺和碳酸钙成功合成了一种新型吸附剂CaCO3/g-C3 N4.通过XRD,FT-IR,SEM,TEM和BET对CaCO3/g-C3 N4的结构进行深入研究.实验结果表明:CaCO3/g-C3 N4对结晶紫(CV)具有快速、高效的吸附性能(89.34;)和出色的吸附容量(1209.75 mg/g).CaCO3/g-C3 N4对CV的吸附符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型.同时,基于吸附前后吸附剂的FT-IR和XPS分析,得出π-π堆积,n-π相互作用和氢键协同效应是CaCO3/g-C3 N4选择性吸附CV的重要因素.     

铁掺杂P型分子筛的合成及应用

采用水热合成法,按照摩尔比5Na_2O∶Al_2O_3∶8SiO_2∶xFe~(3+)∶(116～156)H_2O配料,草酸为铁离子的络合剂,经过室温搅拌成胶,100 ℃下于不锈钢反应釜中晶化20 h,合成了三种掺杂铁量不同的P型分子筛.利用XRD、FT-IR和SEM对产物进行了表征,分析结果表明铁掺杂P型分子筛与纯P型分子筛结构相同,其晶体粒度均匀且稍有增大;以合成的分子筛作为吸附剂考察了合成产物对水中氟离子、铅离子和钾离子的吸附性能,铁掺杂P型分子筛对氟离子的吸附性能明显增加,达到4.98 mg/g,而对铅离子和钾离子的吸附性能没有促进作用.