交联壳聚糖对常见金属离子的吸附性能及机理探讨

选用戊二醛为交联剂制备壳聚糖微球,用扫描电镜、红外和差示扫描量热仪等对产物进行了表征,研究了交联壳聚糖对常见金属离子的吸附行为。实验表明,吸附反应在20 min内均可达到平衡;对Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Ag⁺、Co²⁺和Cu²⁺的平衡吸附容量分别为15.5、38.5、7.9、22.4、27.2和12.6 mg/g。同时利用XPS探讨了吸附机理,结果表明与重金属离子配位时,交联壳聚糖主要利用了分子中的—NH₂或—OH基团。     

用改性壳聚糖同步去除废水中的镉和刚果红试验研究

研究了采用离子印迹、环氧氯丙烷交联、硫脲接枝方法化学改性壳聚糖制备壳聚糖基吸附剂CTS-1,并用于吸附去除废水中的镉(Cd²⁺)和刚果红(CR)。通过SEM、XRD、FT-IR、XPS对CTS-1的结构和性能进行表征，探讨了CTS-1对单独体系和复合体系废水中Cd²⁺和CR的吸附行为。结果表明：在单独体系中，CTS-1对Cd²⁺或CR均具有良好的吸附效果；在复合体系中，Cd²⁺的存在可促进CTS-1对CR的吸附，相反，CR的存在会抑制CTS-1对Cd²⁺的吸附，CR浓度越高，抑制作用越明显；CTS-1对Cd²⁺和CR的吸附过程均符合准二级动力学模型，主要以化学吸附为主；CTS-1对Cd²⁺的吸附机制主要是Cd²⁺与CTS-1上氨基、巯基发生配合作用及表面吸附，对CR的吸附机制为表面吸附、静电引力及氢键作用。     

邻菲罗啉-硫氰酸钾-水体系液固分离钴(Ⅱ)

当分析元素含量极低时,往往要求在测定之前辅以化学分离预富集手段以纯化富集待测物和除去干扰基体。实验利用邻菲罗啉和硫氰酸钾作为微痕量Co²⁺的络合剂,建立了一种液固体系分离富集微痕量Co²⁺的新方法。分别考察了邻菲罗啉溶液用量、硫氰酸钾溶液用量、酸度对分离效率的影响。结果表明,当体系中Co²⁺含量为100 μg时,控制体系pH=2~6,加入1.00 mL 1.5 g/L邻菲罗啉溶液、1.00 mL 0.1 mol/L硫氰酸钾溶液、1.00 mL 10 g/L EDTA溶液、1.00 mL 40 g/L硫脲溶液,震荡静置后,Co²⁺与邻菲罗啉、硫氰酸钾反应生成的离子缔合物定量沉淀到溶液底部,而Cd²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Al³⁺、Ag⁺等离子仍留在水相中,从而实现了Co²⁺与这些离子的定量分离。方法成功用于合成水样中微痕量Co²⁺的定量分离,富集率在97.2%～98.6%之间。     

硝酸铵-钼酸铵-微晶酚酞体系分离富集铅(Ⅱ)

Pb²⁺作为一种具有生物蓄积毒性的重金属离子,严重危害着环境和人体健康,微痕量Pb²⁺的分离富集工作一直是研究热点。固相萃取技术虽能够获得较高的富集率,但材料的制备较为繁琐,应用上受到了限制。实验利用钼酸铵作为微痕量Pb²⁺的沉淀剂,建立了一种以微晶酚酞作吸附剂分离富集微痕量Pb²⁺的方法。分别考察了钼酸铵溶液的用量、酚酞溶液用量、酸度、盐的类型及用量、吸附温度、吸附时间、Pb²⁺的初始浓度对富集率的影响。结果表明,当体系中Pb²⁺的含量为100 μg时,控制体系的pH=3~7,加入1.0 mL 5.0×10^-4 mol/L钼酸铵溶液,1.0 g 硝酸铵,0.3 mL 70 g/L酚酞乙醇溶液,震荡摇匀后,静置10 min,Pb²⁺与钼酸铵反应生成的离子缔合物被定量吸附到微晶酚酞表面上,从而实现了微痕量Pb²⁺的分离富集。方法成功应用于合成水样中微痕量Pb²⁺的定量分离,富集率在95%～105%,能够满足微痕量Pb²⁺的分离富集要求。     

硫酸铵-碘化钾-十二烷基三甲基氯化铵微晶吸附体系浮选分离镉(Ⅱ)

研究了硫酸铵-碘化钾-十二烷基三甲基氯化铵微晶吸附体系浮选分离镉(Ⅱ)的行为及其与常见离子定量分离的条件。结果表明,在0.5 g (NH₄)₂SO₄的存在下,当体系中Cd²⁺、KI、DTMAC同时存在时,体系中形成的三元缔合物(DTMAC)₂(CdI₄) 沉淀被定量吸附在DTMAC ⁺·I^-微晶物质表面而被浮选至盐水相上,Cd²⁺被定量浮选,Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等离子留在水相中而不被浮选,实现了Cd²⁺与这些离子的定量分离,据此建立了一种微晶吸附体系浮选分离Cd²⁺的新方法。通过扫描电镜图片确证了DTMAC ⁺·I^-微晶物质的产生,探讨了Cd²⁺的浮选分离机理。方法成功用于合成水样中Cd²⁺的定量浮选分离,浮选率为95.4%～105.3%。     

阳极溶出伏安法测定氯化锌-氯化铵电解制锌体系中铅和镉

采用阳极溶出伏安法,建立了在ZnCl₂-NH₄Cl体系中,使用乙二胺四乙酸二钠(EDTA)和磺基水杨酸消除Cu²⁺对Pb²⁺测定的影响,不经预分离同时测定溶液中Pb²⁺和Cd²⁺的方法。在扫描电位为-0.80～-0.30 V、富集电位为-0.85 V、富集时间为100 s、扫描速率为0.015 V/s的优化试验条件下,Pb²⁺和Cd²⁺分别在-0.48 V和-0.68 V处有灵敏的溶出峰。溶液中可能存在的常见离子不干扰测定。Pb²⁺、Cd²⁺浓度分别在9.7×10^-9～2.4×10^-4、1.8×10^-8～8.9×10^-5 mol/L范围内与其峰电流呈良好的线性关系,相关系数分别为0.995和0.998。方法中Pb²⁺、Cd²⁺的检出限分别为3.9×10^-9、1.9×10^-9 mol/L。采用实验方法测定了ZnSO₄电解液和ZnCl₂-NH₄Cl电解液中的Pb²⁺和Cd²⁺,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)分别为0.83%～2.1%、0.56%～0.75%,回收率分别为89%～108%、92%～104%。     

螺旋藻生物吸附剂对稀土废水中Y3+的吸附性能研究

开展了螺旋藻对稀土废水中Y³⁺的吸附行为研究，结果表明，适当增大溶液pH、提高温度、延长吸附时间都有助于提高螺旋藻对Y³⁺的吸附容量和去除率，在最优条件下，螺旋藻对Y³⁺的吸附容量达到75.6 mg/g。螺旋藻对Y³⁺的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线，表明螺旋藻对Y³⁺的吸附主要表现为单层化学吸附。结合螺旋藻吸附Y³⁺前后SEM-EDS、FT-IR、XPS等分析表征，提出了螺旋藻吸附Y³⁺的作用机制，吸附主要通过静电吸引和离子交换的方式进行。研究结果可为生物吸附剂从稀土废水中回收稀土元素的应用提供理论与技术支持。     

三聚氰胺修饰的磁性O-羧甲基壳聚糖对锌(Ⅱ)的吸附性能

以环氧氯丙烷和O-羧甲基壳聚糖为原料,制备环氧化O-羧甲基壳聚糖(OCMC)后,再与Fe₃O₄和三聚氰胺 (MA)复合,制得三聚氰胺修饰的磁性O-羧甲基壳聚糖吸附剂(MA-OCMC/Fe₃O₄)。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征其结构与官能团,并考察不同条件对吸附Zn²⁺的影响,同时研究其吸附动力学与等温吸附模型的特征。结果表明,控制pH值为6.0,0.13 g MA-OCMC/Fe₃O₄在100 mL 100 mg/L ZnCl₂溶液中吸附60 min后达到平衡,吸附行为符合拟二级动力学模型与Langmuir等温吸附模型特征,属于单分子层化学吸附,理论饱和吸附量(86.96 mg/g)接近实际饱和吸附量(86.48 mg/g)。在循环吸附-解吸6次后,MA-OCMC/Fe₃O₄对Zn²⁺的吸附率仅降低5.2%,具有良好的重复利用性,适用于含Zn²⁺废水的处理。     

离子液体-石墨烯-二氧化锰复合材料修饰玻碳电极差分脉冲伏安法测定土壤中铅和镉

采用涂滴法将石墨烯(GR)-二氧化锰(MnO₂)分散液滴在玻碳电极(GCE),然后利用循环伏安法将离子液体(OMIMPF₆)聚合制备得OMIMPF₆/GR/MnO₂/GCE复合材料修饰玻碳电极,建立了差分脉冲伏安法测定土壤中铅和镉的方法。实验表明,以4μL 2mg/mL的石墨烯-二氧化锰混合物分散液涂滴,电聚合离子液体30圈所制备的修饰电极,在0.1mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH4.5)的支持电解液中,Pb²⁺和Cd²⁺的氧化峰电流值相对较高。Pb²⁺和Cd²⁺的浓度均在5.0×10^-8~1.4×10^-5mol/L范围内呈良好线性关系,Pb²⁺和Cd²⁺检出限分别达到5.0×10^-10mol/L和4.0×10^-9mol/L。对含10μmol/L Pb²⁺和10μmol/L Cd²⁺的标准混合溶液平行测定9次和连续扫描30次,Pb²⁺和Cd²⁺峰电流值的相对标准偏差均分别小于1.3%和4.3%,说明该修饰电极具有良好的重现性、稳定性。采用建立的方法用于土壤中铅和镉的检测,测得结果与原子吸收光谱法(GB/T 17141—1997)基本一致,相对标准偏差(RSD,n=6)均小于5.3%,回收率在97%~105%之间。     

微分脉冲伏安法测定高铅氯盐溶液中锡

建立了高温氯盐法处理含铅锡物料时高铅氯盐溶液中锡的测定方法。研究发现, 在草酸-盐酸-亚甲基蓝的底液中, Sn在－0.5 V处有一灵敏的极谱波, Sn与Pb²⁺、Cd²⁺峰电位相隔100 mV, 可以利用微分脉冲伏安极谱法测定锡。对于0.25 mg/L的锡, 至少1 000倍的Cl^-、Na⁺、K⁺、F^-、SO^2-₄、NO^-₃, 200倍Cu²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Mn²⁺, 100倍Ca²⁺、Mg²⁺、Cr³⁺、Sb³⁺、Bi³⁺, 50倍Ni²⁺、Co²⁺, 30倍As³⁺、Pb²⁺、Cd²⁺不干扰测定。在选定试验条件下, 采用标准加入法对样品进行测定, 测定值相对标准偏差小于2%, 回收率在98.8%～104.2%之间。方法可应用于高铅氯盐溶液中锡的测定。     

改性合成方钠石对重金属离子Cu2+、Pb2+的吸附

采用水热合成法以高岭石为原料合成方钠石,并将合成的方钠石用盐酸和双氧水改性。利用SEM、XRD和BET等对产物进行表征,对比了不同合成条件下的方钠石的组织形态以及微观结构的变化,研究了不同改性下条件方钠石对重金属离子Cu2+、Pb2+的吸附性能。结果表明:HTPS、HA-HTPS和HP-HTPS的比表面积分别为104.78、112.64、127.71 m2/g,三者的平均孔径相差不大。HTPS、HA-HTPS、HP-HTPS对Cu2+和Pb2+的理论最大吸附量分别为61.73、251.89、62.85 mg/g和265.95、65.88、283.29 mg/g,三者对2种重金属离子的吸附等温线均符合Langmuir吸附等温模型,该研究提供了一种应用合成与改性方钠石高效去除水体重金属离子的方法。      

水溶性苝类荧光探针的合成及对Pb2+离子的识别

以苝四酸酐为原料合成了作为铅荧光探针的一种新型水溶性荧光衍生物N,N'-二谷氨酸铵盐-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺（PTCDG）,其结构已经1H NMR和IR证实。研究了PTCDG及PTCDG与金属离子（M）络合物（PTCDG/M）的光谱性质和PTCDG对金属离子的识别性能。结果表明,PTCDG在水溶液中能与Pb2+有较强的螯合作用,两者络合比为1∶1,Pb2+可有效淬灭PTCDG的荧光且PTCDG对Pb2+识别作用不受Mn2+, Mg2+, Zn2+, Ni2+, Ca2+, Co2+, Na+, K+, Ba2+ , Hg2+等金属离子干扰。本文还对PTCDG与金属离子作用的荧光变化机理做了探讨。     

汞(Ⅱ)在罗丹明B-乙醇-硫酸铵体系中的析相萃取分离

研究了罗丹明B-乙醇-硫酸铵体系析相萃取Hg²⁺的行为及与一些金属离子分离的条件。结果表明,乙醇的水溶液在硫酸铵的作用下分成醇/水两相,在分相过程中,HgCl₄^2-与罗丹明B(RhB)生成的[HgCl₄^2-][RhB⁺]₂能被乙醇相萃取。当溶液中罗丹明B、乙醇和硫酸铵的浓度分别为0.21 mg/mL、30%(V/V)和0.30 g/mL时,HgCl₄^2-的萃取率达到96.8%以上,Co²⁺、Cr(Ⅲ)、Ag⁺、Mg²⁺、Ni ²⁺、Al³⁺、Ti(Ⅳ)、Pb²⁺、Fe³⁺、Sn(Ⅳ)和Ru³⁺基本不被萃取,实现了Hg²⁺与上述金属离子的分离。     

硝酸钠-碘化钾-十八烷基三甲基氯化铵体系浮选分离铅

研究了硝酸钠-碘化钾-十八烷基三甲基氯化铵体系浮选分离铅(Ⅱ)的行为及其与常见离子分离的条件。结果表明,在0.5 g 硝酸钠存在下,当0.1 mol/L碘化钾溶液和0.03 mol/L十八烷基三甲基氯化铵(OTMAC)溶液的用量均为2.00 mL 时,体系中的Pb²⁺以(OTMAC)₂(PbI₄)沉淀形式被浮选至盐水相上形成浮选固相而被定量浮选,而Co²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Al³⁺和Fe²⁺仍然留在盐水相,实现了Pb²⁺与这些离子的定量分离。实验方法对合成水样中微量Pb²⁺的定量浮选率为99.6%～102.3%。     

罗丹明B-乙醇体系析相绿色萃取分离金

研究了罗丹明B-乙醇体系析相萃取金的行为及金与一些金属离子分离的条件。结果表明,乙醇水溶液在硫酸铵的作用下可分为水-乙醇两相,在此过程中,乙醇相能完全萃取罗丹明B(RhB)和AuCl₄^-生成的缔合物[AuCl₄^-][RhB⁺]。当溶液中罗丹明B、硫酸铵的质量浓度分别为0.2 mg/mL、0.3 g/mL,乙醇的体积分数为30%(V/V)时, AuCl₄^-的萃取率达到98.3%以上,而试液中Ni²⁺、Sn⁴⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺、Ru³⁺、Pb²⁺、Ti⁴⁺、Co²⁺和Ag⁺基本不被萃取,实现了Au³⁺与上述金属离子的分离。     

酒石酸插层水滑石修饰ITO电极伏安法测定水中铅

将酒石酸插层水滑石(TA-HT)分散于壳聚糖(CS)溶液中,制备了新型的薄膜修饰电极。采用X射线衍射仪(XRD)、红外吸收光谱仪(IR)对酒石酸插层水滑石进行了表征,循环伏安法(CV)对修饰电极进行了电化学表征,线性扫描溶出伏安法(LSSV)研究Pb²⁺在修饰电极上的电化学行为。与裸电极相比,修饰电极的电化学活性得到很大的提高。Pb²⁺在5～180μg/L的浓度范围内与其峰电流呈良好的线性关系,相关系数为0.997,检测限可达1μg/L。测定0.1mg/LPb²⁺,当相对误差在±5%范围时,200倍Na⁺、K⁺、F^-、NO₃^-,100倍Zn²⁺、Fe³⁺、Ni²⁺、Co²⁺,10倍Bi³⁺、Ca²⁺,5倍Cu²⁺不干扰测定。方法用于实际池塘水样中Pb²⁺的测定,测定值与原子吸收光谱法的测定值基本一致,回收率在98.0%～102.5%之间。