半包覆锰基复合锂离子筛的制备与吸附性能

吸附法是提取液体锂资源的一个重要方法,其中锰基离子筛吸附剂具有很大的应用潜力。但锰基离子筛仍然存在制备方法复杂、Mn溶损率高等技术问题。本工作采用固相法制备了Li_(4)Mn_(5)O_(12)·Li_(2)MnO_(3)锰基复合前驱体,对合成的前驱体进行了XRD、SEM、TEM、XPS、热重、比表面积和孔径分析表征,研究了半包覆锰基复合锂离子筛对液体中Li+的吸附性能和循环稳定性。结果表明,Li_(4)Mn_(5)O_(12)与Li_(2)MnO_(3)以多相共生的方式结合,构建的半包覆结构增加了锂离子筛的稳定性。而半包覆锰基复合锂离子筛吸附Li+符合单分子层化学吸附,温度升高有利于吸附的进行。半包覆锰基复合锂离子筛的吸附容量为26.51 mg/g,五次循环后吸附容量仅损失3.82%,而未包覆的锂离子筛吸附容量损失高达12.6%。同时,五次循环后Mn溶损率仅为0.83%,明显低于未包覆锂离子筛(2.06%)。本工作制备的半包覆锰基复合锂离子筛有望用于液体锂资源的提取。

赤泥基地聚物的制备及吸附性能研究

为解决赤泥堆积过量和碱溶性的问题,使用赤泥和偏高岭土,通过磷酸激发,制得地质聚合物,探究了材料的力学性能和对Mn^(2+)的吸附效果。结果表明,磷酸质量比为60%,液固质量比为0.5,赤泥掺入量为60%,样品吸附性能优异,3 g样品静置1 h和24 h对Mn^(2+)的吸附率分别达到了88.67%和92.84%。

氧化铋负载聚丙烯腈复合球体对溶液中碘的吸附性能研究

采用水热法和相转移法合成了易于实现固液分离的氧化铋负载聚丙烯腈复合球体,将其用于溶液中碘离子的吸附性能研究,详细探讨了氧化铋和聚丙烯腈的物质的量比、体系酸度、碘离子初始浓度等因素对碘离子吸附性能的影响。结果表明,当氧化铋和聚丙烯腈的物质的量比为2∶1时,合成的吸附剂吸附效果最佳,溶液pH为7.0时,吸附剂对碘离子的吸附在210 min可达吸附平衡,最大实验吸附容量为122.3 mg/g。Langmuir和准二级动力学模型可以较好地拟合该吸附过程,Langmuir拟合计算得到的理论吸附容量为135.7 mg/g,动力学拟合表明该吸附以化学过程为主,颗粒内扩散会对吸附速率产生较大影响。采用氯化钾溶液可以洗脱被吸附的碘离子,吸附洗脱实验结果表明氧化铋负载聚丙烯腈复合球体的重复使用性良好。

NH_(2)-MOF-199@粘胶复合非织造材料的制备及有机染料吸附性能

采用原位溶剂热法在粘胶水刺非织造材料(VSN)表面合成了金属有机框架材料NH_(2)-MOF-199,制备了NH_(2)-MOF-199@粘胶水刺复合非织造材料(NH_(2)-MOF-199@VSN);然后,将NH_(2)-MOF-199@VSN经200℃高温煅烧,得到炭化后的NH_(2)-MOF-199@VSNC。结果表明,呈八面体结构的NH_(2)-MOF-199晶体粒子被均匀、致密地固定在VSN表面。高温炭化后,NH_(2)-MOF-199粒子的表面出现小孔和裂纹。与VSN和NH_(2)-MOF-199@VSN相比,NH_(2)-MOF-199@VSNC对亚甲基蓝(MB)的吸附效果最佳。当吸附溶液的温度为30℃,pH=7时,NH_(2)-MOF-199@VSNC对MB的吸附效率最高,为98.42%,经5次重复吸附使用后,NH_(2)-MOF-199@VSNC对MB的吸附效率仍有65.76%。NH_(2)-MOF-199@VSNC对MB的吸附是吸热、熵增且自发的过程,与准一级吸附动力学模型相比,其对MB的吸附过程更适合用准二级吸附动力学模型描述,吸附机理以化学吸附为主,伴随着物理吸附。

磁性三乙烯四胺/单宁树脂对Cu^(2+)、Pb^(2+)的吸附性能研究

利用曼尼希反应将三乙烯四胺(TETA)固化到单宁(TA)基体表面,热溶剂法制得磁性单宁基树脂(MTETA-TA)。通过红外光谱、扫描电镜、比表面积及孔隙度分析仪、振动样品磁强计对M-TETA-TA进行表征,表明M-TETA-TA具有疏水性强、比表面积大的优势,Fe_(3)O_(4)的成功引入有效解决吸附剂回收难的问题。对含Cu^(^(2+))、Pb^(2+)废水溶液进行了静态吸附实验,探讨了其对金属的吸附性能。在pH为5的酸性条件下,吸附效果较好;Cu^(^(2+))和Pb^(2+)吸附动力学均符合准二级反应动力学模型,主要为化学吸附;Cu^(^(2+))的吸附等温线符合Langmuir模型,属单层吸附,理论吸附最大值为173.33 mg·g^(-1);Pb^(2+)的吸附等温线符合Sips模型,属多层吸附,理论吸附最大值为217.14 mg·g^(-1)。推测M-TETA-TA对Pb^(2+)的吸附除了螯合、氧化还原等化学反应,还存在静电和离子交换作用,氨基和酚羟基为主要参与官能团。循环再生5次后,仍有较高的吸附性能和磁性强度。

沸石咪唑酯骨架-8的制备及其对刚果红的吸附性能

为制备印染废水的吸附材料,以六水合硝酸锌和2-甲基咪唑为原材料,以去离子水作溶剂,采用水溶剂法制备沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)材料。借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪等探究ZIF-8材料的结构,测试其对阴离子刚果红染料的吸附性能,并分析其吸附机制。结果表明:ZIF-8颗粒大小均匀,表面光滑,呈多面体结构;其热裂解温度为258℃,具有良好的热稳定性;ZIF-8对刚果红的吸附更符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,即以化学吸附为主且吸附位点等效;吸附过程为自发进行的放热反应,低温有利于吸附;在温度为20℃、pH值为7的条件下,ZIF-8对95 mg/L的刚果红溶液的吸附效果最佳,吸附量可达671.41 mg/g。

纺丝液配制对PI/TiO_(2)活性碳纳米纤维膜吸附性能的影响

以均苯四甲酸酐(PMDA)、4,4′-二氨基二苯醚(ODA)及纳米TiO_(2)为原料,采用静电纺丝及热酰亚胺化的方法制备聚酰亚胺/二氧化钛(PI/TiO_(2))复合纳米纤维膜,在高温下对PI/TiO_(2)复合纳米纤维膜进行活化处理,通过正交试验研究了PMDA与ODA摩尔比、纳米TiO_(2)含量及纺丝液含量对PI/TiO_(2)活性碳纳米纤维膜吸附性能的影响。结果表明:PMDA与ODA摩尔比为1.03∶1、TiO_(2)质量分数为3%、纺丝液质量分数为22%时,活性碳纳米纤维薄膜的吸附性能最佳。

玉米秸秆生物炭制备、表征及吸附性能研究

文章以玉米秸秆为原料制备生物炭,采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、比表面积测试仪等方法对其结构进行了表征,并对不同条件下生物炭对苯酚的吸附性能进行了研究。结果表明:随着碳化温度升高,生物炭微观结构完整性逐渐降低,孔径逐渐增大,表面含有大量极性官能团,对吸附溶液中的苯酚有很好的促进作用;在碳化温度为600℃,水蒸气为氛围气,玉米秸秆粒径为40目的条件下,制备的生物炭(CSBC-W600)吸附性能最佳;当CSBC-W600投加量为0.5 g,反应温度为35℃,振荡频率为150 r/min,吸附时间为4h,苯酚初始含量为100 mg/L,反应体积为50 mL时,苯酚的去除率可达99.5%。

兼具优良氮磷吸附性能和电化学性能的活性炭筛选及其构效关系解析

选取6种前驱体(煤、椰壳、核桃壳、桃壳、枣壳、杏壳)的商用活性炭,对其理化性质与其氮磷吸附性能和电化学性能之间进行构效关系解析。结果表明:活性炭对氨氮以单分子层物理吸附为主,对磷酸盐以多分子层化学吸附为主,对活性炭氨氮和磷酸盐吸附性能起主要作用的分别是其微孔结构和其表面羟基、羰基官能团;椰壳、核桃壳和桃壳活性炭具有较高的氨氮吸附容量;椰壳、煤质、核桃壳和桃壳活性炭具有较高的磷酸盐吸附容量。良好的介孔分布、高比表面积、羟基和羧基官能团会显著提高活性炭的电容属性,使其具有良好的电子和质子传输能力;良好的微孔分布会降低活性炭的材料电阻;活性炭明显的褶皱形态会使溶液中的电解质离子更容易渗透到电极表面。煤质和椰壳活性炭展现出典型的双层电容特性以及更为优良的电荷存储性能,而椰壳和核桃壳活性炭具有较低的材料电阻和较高的离子易渗透性。综上所述,椰壳活性炭兼具优良的氮磷吸附性能和电化学性能,是人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的理想填料。

PVA/CS多孔复合材料的制备及其对甲基橙的吸附性能研究

现阶段随着印染行业迅速发展,在为大众提供更多选择的同时,也导致污染问题日益严重。印染行业生产过程中,不可避免使用颜料和染料为其产品上色,此过程中会有污染物产生。目前,关于染料治理的研究得到重点关注。本文以聚乙烯醇/壳聚糖(PVA/CS)这一多孔复合材料为基础,探究该材料制备工艺,并通过实验,证明其对酸性染料的吸附性能。最终结果表明:制备的PVA/CS多孔复合材料,具备吸附酸性染料的功能,尤其是吸附甲基橙这一纺织工业常用染料效果良好。

CuO掺杂C_(3)N对C_(5)F_(10)O分解组分吸附性能的第一性原理研究

全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)作为可替代SF_(6)的新型环保绝缘气体已被投入到实际应用中.当绝缘设备内部发生局部放电等故障时,C_(5)F_(10)O会分解产生弱绝缘性的CF_(4)、C_(2)F_(6)以及剧毒的CF_(2)O、HF等有害组分,为保证绝缘设备的安全运行,需有选择地通过吸附去除这些分解组分.新型类石墨烯C_(3)N材料在气体吸附领域具有良好的应用前景,文中基于第一性原理计算了CuO分子掺杂C_(3)N对主要分解组分CF_(4)、C_(2)F_(6)及剧毒产物CF_(2)O、HF的吸附过程,计算并分析了各分解组分吸附时的吸附能、态密度、电荷转移量、差分电荷密度以及不同环境温度下的恢复时间.结果表明,CuO-C_(3)N对HF表现出良好的吸附性,CF_(2)O次之,但其无法吸附CF_(4)与C_(2)F_(6),因此CuO-C_(3)N可以作为一种高性能的气体吸附剂对C_(5)F_(10)O绝缘设备内的剧毒分解组分HF进行吸附去除.

多离子印迹膜的制备及其吸附性能研究

以Zn^(2+)、Co^(2+)、Cr^(3+)和Pb^(2+)为混合模板,双硫腙为螯合剂,APTES为功能单体,TEOS为交联剂,PVDF为基膜,采用凝胶溶胶法成功合成了对模板离子有高吸附量和良好特异性识别能力的多离子印迹膜(MIIM)。采用SEM对材料的形貌进行了表征,并以多离子印迹聚合物(MIIP)为对比评价了MIIM的吸附性能。结果表明,MIIM对Zn^(2+)、Co^(2+)、Cr^(3+)和Pb^(2+)的吸附量分别是MIIP的1.71、1.43、1.60和9.03倍,最大吸附量分别为21.32、11.21、12.72和25.97 mg·g^(-1)。在竞争离子(Cu^(2+)、Ni^(2+)、Fe^(2+))存在的情况下具有良好的吸附选择性,MIIM的4种模板离子对Ni^(2+)和Fe^(2+)的特异性因子(SP)值在4.86~8.34之间,对Cu^(2+)的SP值在3.58~3.92之间。同时,MIIM可以多次再生,而不会明显降低吸附能力,在废水处理和样品前处理领域具有很好的应用前景。

基于响应曲面法优化氮掺杂活性炭的制备和CO_(2)吸附性能研究

氮掺杂活性炭制备过程中影响其性能的因素极其复杂,单一因素的定性分析无法满足对制备条件的准确调控,而多因素耦合量化分析可以弥补不足。以煤焦油沥青为原料,采用KOH活化法,与尿素共热解制备氮掺杂活性炭,通过响应曲面法(RSM)进行建模,以量化分析多因素耦合作用对活性炭产率和不同温度下(25℃,50℃和75℃)对CO_(2)吸附性能的影响,同时优化制备工艺参数,并且在此实验设计基础上利用线性拟合方法预测不同温度下CO_(2)吸附量的相关性。结果表明:对活性炭产率的影响由大到小的单因素依次为掺氮比(尿素与煤沥青的质量比)、活化温度、碱碳比(KOH与煤沥青的质量比)、活化时间,活化温度和活化时间的耦合作用影响最显著,碱碳比是影响活性炭CO_(2)吸附量最为关键的因素,但随吸附温度升高其他因素影响显著性增强;不同温度下CO_(2)吸附量可以进行相互预测,且相邻温度下CO_(2)吸附量之间的预测效果更好;得到的最佳制备条件为活化温度650℃、活化时间1.25 h、碱碳比2.5、掺氮比0.3,相应的活性炭产率可达59.316%,在25℃,50℃和75℃下CO_(2)吸附量分别为3.474 mmol/g,2.355 mmol/g,1.358 mmol/g。

刺竹活性炭的制备及吸附性能研究

【目的】为充分利用刺竹Bambusa sinospinosa材,提高其利用率,进一步探究刺竹活性炭的生产工艺及使用领域,以达到提升其附加值的目的。【方法】以刺竹炭为原料,使用水蒸气活化法,采用单因素实验法探究温度、时间、水蒸气量对刺竹活性炭的得率及吸附性能的影响。使用傅里叶红外吸收光谱仪(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔隙度分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等对刺竹活性炭进行测试和表征。【结果】①刺竹活性炭的最优活化工艺为:活化温度875℃、活化时间2.0 h、水蒸气量0.50 L·h^(−1)。在该工艺下制备的刺竹活性炭得率为29.07%,强度达97.68%,碘吸附值为1235.03 mg·g^(−1),亚甲基蓝吸附值为276 mg·g^(−1),吸附性能较好。②红外吸收光谱表明:经活化之后峰值在3130、3010、1670 cm^(−1)等处变弱,876、809、747 cm^(−1)处吸收峰消失,但主要峰依然存在;XRD分析表明:活性炭中含有石墨α轴结构;经比表面积测试和电镜观察,最优工艺活化后的刺竹活性炭孔隙发达,孔容、孔径都有不同程度的提升,总孔容为0.489 cm^(3)·g^(−1),微孔容为0.388 cm^(3)·g^(−1),平均孔径为23.378 nm,BET比表面积为837.005 m^(2)·g^(−1)。【结论】使用最优活化工艺所制备的刺竹活性炭具有较好的性能,可用于吸附、除污等不同场合。

P-MOF-5@纤维素/聚丙烯非织造材料铅离子吸附性能研究

为了制备具有高效重金属铅离子吸附性能的纤维素/聚丙烯(纤维素/PP)复合水刺非织造材料,以六水合硝酸锌为金属离子源,对苯二甲酸为有机配体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP10)为分散剂,采用溶剂热法在以纤维素与PP纤维混合比例为9∶1的水刺非织造材料表面原位合成了P‐MOF‐5@纤维素/PP,对制备材料形貌、结构、重金属铅离子(Pb^(2+))吸附性能和力学性能进行了表征。结果表明:在纤维素/PP表面合成的MOF‐5呈规则的正六面体,粒径分布不均,加入PVP10后,P‐MOF‐5的结构更规整、粒径更均匀,结晶结构完整;当Pb^(2+)初始质量浓度为50 mg/L、吸附温度为25℃、溶液pH值为5时,P‐MOF‐5@纤维素/PP对水体中Pb^(2+)的吸附性能最佳,吸附平衡时间为9 h,吸附效率约为95.04%;经5次重复循环使用后,复合水刺材料的吸附效率仍可达到70.84%;与纤维素/PP相比,P‐MOF‐5@纤维素/PP的拉伸强度和断裂伸长率略有下降。

酸改性污泥基复合陶粒对Pb^(2+)的吸附性能研究

以污泥、磷尾矿和赤泥为原料制备陶粒,用盐酸、硝酸和柠檬酸进行改性,研究陶粒对水中Pb^(2+)的吸附效果,并通过扫描电镜(SEM)、表面基团、零电荷点(pHPZC)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析陶粒对Pb^(2+)的吸附机理。结果表明,低浓度盐酸或硝酸改性陶粒对Pb^(2+)的去除率更好,柠檬酸改性陶粒对Pb^(2+)的去除率低于未改性陶粒。酸改性陶粒具有比表面积大、孔隙结构发达、酸性基团含量多、等电点低等特点,对Pb^(2+)的吸附同时存在物理吸附和化学吸附过程,可用作含Pb^(2+)废水的处理材料。

无烟煤基活性炭的制备及其吸附性能研究

以贵州威宁石炭系无烟煤为原料,通过物理活化法制备煤基活性炭。以活性炭对碘吸附值和亚甲蓝吸附值为考察指标,通过改变活化时间、水蒸气流量及活化温度来探究其对煤基活性炭吸附性能的影响。同时利用扫描电镜(SEM)、氮气吸附脱附(BET)、红外光谱(FTIR)对所制备的活性炭进行孔隙结构及官能团表征测试。结果表明:当活化时间为4 h,水蒸气流量为0.175 mL/(min·10 g),活化温度为950℃时,所制备的煤基活性炭比表面积可达686.68 m^(2)/g,碘吸附值可达857 mg/g,亚甲蓝吸附值可达81.8 mg/g,同时具有丰富的孔隙结构及含氧官能团。

基于第一性原理计算Ca掺杂MoS_(2)对焊接气体的吸附性能

工业焊接的过程中会产生焊接废气例如CO、NO_(2)和CH_(4),这些气体会对工作人员的身心健康造成威胁,为解决这种废气吸附的需求,此文用基于密度泛函理论的第一性原理方法,搭建了Ca掺杂MoS_(2)的模型,用Dmol3模块研究掺杂后的电子结构,并计算了Ca-MoS_(2)吸附CO、CH_(4)和NO_(2)三种气体的态密度、电荷转移、吸附能、电子密度差等参数.结果表明Ca-MoS_(2)对于CH_(4)是一种物理吸附,主要是范德华力作用,而Ca-MoS_(2)吸附CO和NO_(2)是一种化学吸附,存在较强的吸附能力.此类掺杂有望制成新的气敏传感器等有益结果,该工作具有一定意义.

基于3,3′,5,5′-四咪唑基联苯配体的Zn(Ⅱ)金属有机骨架及其吸附性能

选用刚性3,3′,5,5′-四咪唑基联苯(L)作为主配体,分别辅以4,4′-联苯二羧酸(4,4′-H_(2)BPDC)和4,4′-氧二苯甲酸(H_(2)OBA)为第二配体,在水热条件下,成功制备了2种基于Zn的金属有机骨架,即[Zn_(2)(L)(BPDC)_(2)]·H_(2)O(1)和[Zn_(2)(L)(OBA)_(2)]·6H_(2)O(2)。单晶X射线衍射表征结构显示:1和2均为(4,4)-连接的二节点的双重贯穿的新型3D孔道结构,其中2具有一定的孔隙率。活化的2(2′)的吸附性质表明其对H_(2)O和EtOH具有选择性吸附。

羟基磷灰石的优化制备及其对Mn^(2+)的吸附性能

使用共沉淀法,在不同pH、Ca/P摩尔比、陈化时间条件下制备羟基磷灰石(HAP),并根据其对Mn^(2+)的吸附性能获得制备HAP的优化条件。在此基础上,通过静态试验,研究了优化制备的HAP在溶液pH、投加量、反应时间以及Mn^(2+)初始浓度的影响下对Mn^(2+)的吸附性能,并结合吸附动力学模型和吸附等温模型分析其吸附机理。结果表明,HAP的最佳制备条件为pH=10、摩尔比Ca/P=1.67、陈化时间24 h。当锰初始浓度5 mg/L、pH=7、HAP投加量1 g/L、反应时间360 min时,HAP对Mn^(2+)的吸附效果最好,其吸附量与去除率分别为4.97 mg/g和98.4%。HAP对Mn^(2+)的吸附更符合Freundlich等温线模型和准二级动力学模型,为多层化学吸附。