吡啶酮改性纤维素吸附剂对金属离子的吸附性能

经过两步简单反应合成了一种新型吡啶酮功能化纤维素吸附剂。该吸附剂的结构和表面形貌分别通过红外光谱和扫描电镜进行了表征,研究了其作为吸附剂对重金属离子的吸附性能。结果表明,吡啶酮双酸改性后纤维素吸附剂的表面变粗糙、比表面积增大,该吸附剂对Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、Co~(2+)的最大吸附容量分别达到146.52mg/g、233.05mg/g、192.08mg/g、258.13mg/g;对金属离子的吸附行为符合拟二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型;通过对吸附剂吸附金属离子前后的红外光谱研究,发现吡啶酮的酮羰基和羧酸基团同时参与了金属离子的吸附过程。     

RAFT聚合合成PSt-b-PAN共聚物及其改性后对Hg~(2+)的吸附性能研究

合成了改性聚丙烯腈(PAN)聚合物并研究了其对重金属离子的吸附能力。通过可逆加成-断裂链转移自由基聚合法(RAFT)合成聚苯乙烯,以此作为大分子引发剂进一步合成聚苯乙烯-b-聚丙烯腈嵌段共聚物(PSt-b-PAN),该嵌段聚合物与叠氮化钠、氯化铵发生环加成反应形成改性聚丙烯腈聚合物(PSt-b-P4VT)。在p H=6时,PSt-b-P4VT对Hg2+的吸附量达到最大(4.38mmol/g),接触时间在8h时,吸附性能最好。经过了10次吸附-解吸之后,吸附性能下降不多。以上结果说明,改性聚丙烯腈聚合物对Hg2+具有良好的吸附性能和重复使用性能。     

MSCB吸附剂去除水体中Ni~(2+)、Cu~(2+)、Cr(Ⅵ)的机制研究

以NaOH和二硫化碳对甘蔗渣进行了改性,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对改性蔗髓纤维(MSCB)进行表征并研究了MSCB去除水中Cr(Ⅵ)、Ni~(2+)、Cu~(2+)的性能。结果表明,MSCB吸附重金属离子的平衡时间为30~60 min,处理含Cr(Ⅵ)浓度在10~40 mg/L范围内的废水去除率达97%以上,比改性前蔗髓纤维(SCB)对Cr(Ⅵ)的吸附率(23.7%)提高了74.35%。对含Ni~(2+)浓度30~60 mg/L的废水去除率达98%以上,吸附容量达59.12 mg/g、对Cu~(2+)浓度在20~55 mg/L废水的去除率在90%以上,吸附容量达49.9 mg/g。对电镀废水中Cr(Ⅵ)处理率达96.69%,吸附量8.16mg/g,出水浓度0.93 mg/L;Ni~(2+)去除率达99.13%,吸附量51.89 mg/g,出水浓度1.06 mg/L,水质澄清。     

对叔丁基酰胺化杯[8]芳烃/聚丙烯腈纳米纤维对Cu~(2+)的吸附性能

以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,采用静电纺丝技术制备了对叔丁基酰胺化杯[8]芳烃/聚丙烯腈纳米纤维。当含Cu~(2+)溶液的酸度为pH 4.7,温度为35℃时,该纳米纤维对Cu~(2+)的吸附性能最好。该纳米纤维对Cu~(2+)的吸附既符合Langmuir吸附等温模型,也遵循Freundlich吸附等温模型。     

响应面法优化污水处理厂改性污泥对水中Cu~(2+)的吸附作用

以开封县污水处理厂改性污泥为实验材料,处理模拟含铜废水.对实验过程中溶液初始pH(A)、吸附时间(B)、废水中Cu~(2+)浓度(C)三个重要影响因素之间的交互作用进行了考察,并建立了数学模型.结果表明,各因素对Cu~(2+)去除率的影响依次为初始浓度﹥pH﹥吸附时间.研究将吸附剂对Cu~(2+)吸附工艺参数进行了优化,得出吸附最优条件:初始浓度为18.00 mg/L,pH为5.50,吸附时间为30.00 min.在此最优条件下,3次试验的Cu~(2+)去除率均值都达到99.42%,试验值与理论值绝对偏差为0.69%.     

改性果胶-Fe_3O_4磁性微球的制备及对Cu~(2+)吸附性能研究

采用氯化钙、环氧氯丙烷交联改性,制备了改性果胶磁性微粒,分别用红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射对样品进行了表征并对实验条件进行了探究。实验结果表明:环氧氯丙烷改性果胶-Fe_3O_4微球吸附剂对Cu~(2+)有较好的吸附。该吸附符合准二级动力学方程,主要为化学吸附。当Cu~(2+)的初始浓度160 mg·L~(-1),吸附剂添加量为20 mg,反应时间为90 min,反应温度为60℃时的单位吸附量为74.89 mg·g~(-1)。研究还表明EDTA对磁性微球的洗脱效果最佳。环氧氯丙烷改性果胶-Fe_3O_4微球吸附剂对香螺、海螺和黄蚬子三种贝类的酶解液中Cu~(2+)进行脱除实验,去除率分别为85.1%,82.4%和83.5%,效果良好。     

膜吸附反应器处理含Cu~(2+)废水的小试实验研究

以热改性粉煤灰(TFA)为吸附剂,在膜吸附反应器(MAR)中进行了二级逆流吸附(CTA)工艺和常规吸附工艺小试试验处理含Cu~(2+)废水。结果表明,当TFA投加量为0.5g/L,吸附时间为20min时,CTA工艺在出水效果及膜通量方面均优于常规吸附工艺。采用CTA工艺时,出水Cu~(2+)浓度随运行时间的增加可保持恒定且与稀释因数相关。受曝气作用和进水过程对混合液的影响,CTA工艺可保证反应器中有更多的起吸附作用的悬浮态TFA存在。     

新型MCM-41/酰腙螯合吸附剂对Ni~(2+)的吸附性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用水热晶化合成法制备MCM-41分子筛,然后采用物理浸渍法对其进行酰腙修饰,得到2-羰基丙酸-4-硝基苯甲酰腙/MCM-41复合材料(简称吸附剂1)和2-羰基丙酸-4-甲氧基苯甲酰腙/MCM-41复合材料(简称吸附剂2)。以MCM-41分子筛为参照,研究了吸附剂1和吸附剂2对Ni~(2+)的吸附性能,测试了硫酸镍、乙酸镍与丁二酮肟作用的最佳显色时间,考察了吸附时间、Ni~(2+)初始浓度、吸附剂用量、温度等因素对吸附剂1和吸附剂2吸附Ni~(2+)性能的影响,最后用正交试验确定出吸附剂1和吸附剂2对Ni~(2+)的最佳吸附条件为:吸附60min,吸附剂0.3g,Ni~(2+)初始浓度70mg/L,温度40℃,吸附量分别为68.72mg/g和65.17mg/g     

丁二酸酐接枝纤维素纳米纤维膜及其重金属离子吸附

采用热致相分离(TIPS)法以三醋酸纤维素(TCA)为原料成功制备直径为(110±28)nm TCA多孔纳米纤维膜。将TCA纤维膜通过水解转化为纤维素(Cell)、接枝制备丁二酸酐接枝改性纤维素(Cell-g-SAA)膜。将Cell膜和Cell-g-SAA膜用于吸附水中Cu~(2+)、Pb~(2+),并对膜样品的吸附动力学、等温吸附和吸附热力学进行了研究。结果表明,二级动力学拟合和Langmuir模型更适合于该体系。与Cell膜相比,改性后Cell-g-SAA膜对Cu~(2+)和Pb~(2+)的最大吸附容量分别从51.73和34.29 mg/g增加到116.41和51.73 mg/g。纤维膜对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附更趋近于单层吸附且化学吸附占主导地位。     

新型多胺树脂选择性去除焦磷酸镀铜清洗废水中Cu~(2+)的特性

焦磷酸镀铜清洗废水中含有大量的络合态铜离子,本文对比研究了不同类型树脂对焦磷酸-铜络合体系中Cu~(2+)的去除性能,发现自合成多胺树脂PAMC在相关pH范围内对Cu~(2+)的吸附量远超商业离子交换树脂和螯合树脂32%～2个数量级。Cu~(2+)的等温线更符合Langmuir模型,焦磷酸根与Cu~(2+)的摩尔浓度比从4增大到25,Cu~(2+)的吸附量下降了27%。通过形态分析、动力学研究以及XPS表征分析发现,99%的Cu~(2+)是以Cu(P_2O_7)_2~(6-)和Cu(HP_2O_7)_2~(4-)形式存在,PAMC树脂对[Cu-P]络合物组分的吸附亲和力远高于自由态焦磷酸根离子,其主导机制可能为是络合态铜离子通过配位作用和静电作用分别与树脂表面的中性氨基和质子化氨基结合。实际废水动态吸附实验表明,在1BV/h的流速下,前80BV出水中Cu~(2+)浓度低于0.3mg/L,1BV 12%的硫酸和4BV水可完全再生树脂,再生液中Cu~(2+)最大浓度为22g/L。结果表明,PAMC树脂适用于焦磷酸镀铜清洗废水中Cu~(2+)的深度去除和资源回收。     

乙二胺改性木屑对As(V)的吸附研究

以乙二胺对木屑进行改性作为重金属离子的吸附剂,研究了其对水溶液中砷离子[As(Ⅴ)]的吸附行为。采用红外光谱(FT-IR)对改性木屑进行了表征。研究表明,乙二胺改性木屑对As(Ⅴ)的吸附符合Freundlich等温吸附模型,在p H值为6.5、温度为298.15K、投加量为2g/L、As(Ⅴ)溶液初始浓度为500mg/L时,改性木屑对As(Ⅴ)的吸附量为148.76mg/g。动态吸附实验表明,乙二胺改性木屑对As(Ⅴ)的吸附动力学可以用准二级动力学方程描述,说明它的吸附机理是一个物理与化学吸附相结合的过程。     

白果壳遗态结构Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料对水中As(Ⅴ)的吸附性能研究

以白果壳为结构模板,通过铁改性制备获取一种白果壳遗态结构Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料(Fe/C-G)为吸附剂,系统探讨了Fe/C-G对水中As(Ⅴ)的吸附特征和机制。结果表明,改性后的Fe/C-G吸附剂活性官能团和吸附位点显著增加;pH值为3时,Fe/C-G吸附剂对As(Ⅴ)的吸附效果最佳;投加量为0.2g时,在保证去除率的同时也使吸附剂用量最优化;较高的初始浓度不利于Fe/C-G吸附As(Ⅴ)。Fe/C-G吸附As(Ⅴ)的过程存在多个控速的步骤;吸附过程以化学吸附为主,物理吸附为辅,升高温度对吸附有益,吸附过程是自发、熵增的吸热反应过程,反应热值为15.653kJ/mol;XPS对吸附前后材料表征分析结果可知,Fe/C-G对As(Ⅴ)的吸附过程中还原作用占主导地位。     

耐辐射奇球菌对Cu~(2+)和Cr~(6+)吸附行为研究

本文以耐辐射奇球菌作为生物吸附剂去除溶液中的Cu~(2+)和Cr~(6+),通过考察吸附时间、初始离子浓度、菌液浓度等影响吸附效果的关键因素,研究了耐辐射奇球菌对Cu~(2+)、Cr~(6+)的吸附作用,找出最佳吸附条件,并研究了Cu~(2+)、Cr~(6+)共存条件下的竞争吸附行为。采用紫外分光光度计分析耐辐射奇球菌在不同条件下对Cu~(2+)和Cr~(6+)的吸附作用;傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分析细菌吸附前后的结构和形貌变化。结果表明:耐辐射奇球菌对Cu~(2+)和Cr~(6+)的最佳吸附时间均为80min。对Cu~(2+)、Cr~(6+)吸附的最佳初始浓度分别为0.08mol·L~(-1)、0.138mol·L~(-1),且随着菌液浓度的增大,耐辐射奇球菌对Cu~(2+)、Cr~(6+)的吸附量随之增加。当Cu~(2+)、Cr~(6+)共存条件下耐辐射奇球菌对Cu~(2+)吸附量较Cr~(6+)更大。红外光谱仪和扫描电镜结果阐释了耐辐射奇球菌对Cu~(2+)和Cr~(6+)的吸附行为。耐辐射奇球菌以其超强生存能力,非致病性,环境友好等优势,在重金属废水处理方面将会有很好的应用前景。     

两种改性核桃壳材料对水中Hg~(2+)的吸附研究

采用核桃壳作为基础材料,分别采用硫化钠(Na_2S)与氢氧化钾(KOH)改性制备了两种改性材料,对比两种改性材料对水中Hg~(2+)的吸附性能;同时应用SEM、EDS、BET和FT-IR等表征手段分析、探究了表面结构的变化规律。实验结果表明,改性后的两种材料对水中Hg~(2+)的吸附性能均有明显提升,其中Na_2S改性核桃壳的吸附容量由未改性核桃壳的0.42mg/g提升至1.34mg/g,KOH改性核桃壳的吸附容量提升至0.65mg/g;结果证明,Na_2S改性核桃壳对水中Hg~(2+)的吸附效果优于KOH改性核桃壳。     

希夫碱型木质素基吸附材料的制备及其对Pb~(2+)吸附性能研究

以乙酸木质素为原料,通过曼尼希胺化反应和希夫碱反应制备希夫碱型木质素基离子吸附材料(SLA),利用红外光谱、核磁共振氢谱和元素分析等手段对SLA的结构进行表征。考察了溶液pH值、吸附剂用量和离子溶液初始浓度等因素对SLA吸附性能的影响。结果表明,在pH=5.0、吸附剂用量2.0g/L、Pb~(2+)溶液浓度200mg/L条件下,SLA对Pb~(2+)具有较高的吸附量(65.45mg/g)和良好的吸附选择性。研究结果表明,SLA对Pb~(2+)的等温吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,存在非均匀多层吸附现象;SLA对Pb~(2+)的吸附动力学过程符合准二级吸附动力学模型,表明SLA对Pb~(2+)的吸附作用主要为化学吸附。     

改性香蕉叶对Ca~(2+)的吸附性能研究

以改性香蕉叶作为吸附材料吸附溶液中的Ca~(2+),研究了Na OH浓度和反应时间对香蕉叶改性效果的影响,并研究了吸附时间、温度、吸附剂用量、Ca~(2+)初始质量浓度、溶液p H值对改性香蕉叶吸附性能的影响,包括吸附平衡和吸附动力学过程。结果发现,改性香蕉叶吸附剂的最佳制备方案为:Na OH浓度为0.2mol/L,反应时间为1h;改性香蕉叶吸附剂对Ca~(2+)的吸附平衡较好地符合Langmuir吸附等温式,其吸附动力学符合准二级动力学模型,由此确定其吸附类型为化学吸附;通过红外光谱分析和扫描电镜显示,改性的过程可除去香蕉叶纤维表面的果胶、半纤维素、木质素,使Ca~(2+)更容易接触纤维表面而被吸附。     

铜(Ⅱ)荧光探针的合成及其识别性能研究

以水合肼和4-(二乙氨基)水杨醛为原料,通过席夫碱反应合成了Cu~(2+)荧光探针。采用荧光和紫外等方法研究了其对金属离子的识别性能。结果表明,该探针在80%(V/V)的乙醇水溶液中对Cu~(2+)有较好的选择性、灵敏度并可裸眼识别,检测限为0.32 nmol/L。     

生物质吸附剂的制备表征及其对水中Cu~(2+)吸附性能的研究

介绍一个集物理化学、分析化学于一体的综合性实验——生物质吸附剂对水体中Cu~(2+)吸附性能研究。首先制备出生物质吸附剂,并运用红外光谱仪分析其结构;考察了pH、时间、温度等条件对吸附剂吸附Cu~(2+)的影响,研究其吸附机理。该实验涉及物理化学的表面吸附原理和分析化学中分析方法的运用、大型仪器的使用,以及数据处理方法,既锻炼了学生的动手操作能力,又提高了学生对实验数据的处理分析能力。     

聚乙烯苄多乙烯多胺二硫代羧酸大孔型螯合树脂合成与性质的研究

合成了具有高吸附容量的聚乙烯苄多乙烯多胺二硫代羧酸大孔型螫合树脂(DTC树脂)。探讨了胺化和二硫代羧化中各种反应条件的影响。制得的DTC树脂对Hg~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附容量分别达4.40、2.44、1.77、1.36毫摩尔离子/克,在水中对微量的重金属离子在较宽pH范围内有良好的捕集效果。红外光谱、元素分析证实了合成过程中树脂功能基的转化。     

聚丙烯偕胺肟改性羊毛对氟离子的吸附及机理

针对去除水体中的阴离子污染物F-离子,制备了Fe~(3+)负载的改性羊毛吸附材料(Fe~(3+)/W-g-PAO).具体步骤是首先利用传统的丙烯腈自由基聚合以及羊毛上的巯基作为链转移剂制备聚丙烯腈接枝改性的羊毛材料,进而将腈基转化为偕胺肟基团,最后利用偕胺肟基团优异的配位作用,成功负载Fe~(3+).Fe~(3+)/W-gPAO可以高效快速吸附F-,其吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir热力学模型.通过这种吸附方式,其对F-的饱和吸附量为14.26 mg/g.若将水溶液中的F-与Fe~(3+)先形成稳定的配位化合物,再利用改性羊毛(W-g-PAO)作为吸附剂,可以大幅度的提高其对F-的吸附量,理论值最大可达49.2 mg/g.由于W-g-PAO可以将负载在其上的Fe~(3+)还原成Fe~(2+),因此前者吸附方式的吸附量会减少.通过对其吸附机理的研究表明,F-在Fe~(3+)/W-g-PAO负载时,会形成Fe(III)[F~-]_3[—NH_2]_3的配位结构.所合成W-g-PAO材料具有价格低廉、可循环再生使用、对F-优异的吸附性能等优点.