荧光碳点的制备及其在重金属离子检测中的应用研究进展

碳点是一种新型荧光碳纳米材料,具有光致发光、荧光稳定、无光漂白和水溶性好等特点,被广泛应用于环境监测、分析检测及光电元器件等领域。介绍了荧光碳点的制备方法,如电化学合成法、激光烧蚀法、水热法、超声波法、微波法和模板法等,分析了荧光碳点在检测重金属离子过程中出现荧光淬灭的主要原因,综述了荧光碳点在重金属离子检测中的应用,并对其未来发展方向进行了展望。

纳米材料在食品重金属离子快速检测中的应用研究进展

纳米材料因具有比表面积大、良好稳定性、特殊的结构、易于修饰、良好的生物相容性等优点,已被广泛应用于食品中重金属离子检测领域。文章重点综述了碳纳米管、石墨烯、碳量子点、金属有机骨架、纳米酶等纳米材料在食品中重金属离子检测方面的研究与应用现状,并展望了纳米材料在食品中重金属离子检测领域面临的挑战和应用前景。

羧基化吸附材料的制备及其对重金属离子的吸附

以玉米芯为原料,利用原子转移自由基聚合(atomic transfer radical polymerization,ATRP)技术在其表面引发丙烯酸甲酯发生聚合反应,再利用NaOH将嫁接在玉米芯表面的聚丙烯酸甲酯水解成聚丙烯酸钠,得到羧基化玉米芯吸附材料(C-C-A)。通过单因素试验和正交试验优化得到C-C-A最佳制备条件,同时采用FTIR、SEM-EDS和XPS对C-C-A进行表征,结果表明其表面凹凸不平,存在大量羧基。C-C-A对Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)和Ni^(2+)的去除率均可达到98%以上,说明其可以有效去除重金属离子。C-C-A吸附重金属离子的过程既符合Pseudo-second-order动力学模型,又符合Langmuir等温线模型,属于单分子层化学吸附,且吸附较快。

基于光谱特征的多重金属离子与DOM结合特性

通过淬灭滴定实验,文章采用同步荧光光谱和傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱分析,探究Cu^(2+)和Cd^(2+)多重离子与溶解态有机质(DOM)结合特性。研究结果表明,(1)DOM与Cu^(2+)和Cd^(2+)结合稳定常数(lg KM)分别为4.75~5.18和3.71~4.12,Cu^(2+)与DOM的结合能力要强于Cd^(2+)。(2)Cd^(2+)浓度为0和100μmol/L时,DOM点位与Cu^(2+)的结合顺序均为430~500 nm>330~420 nm,且Cd^(2+)存在时Cu^(2+)与DOM的lg KM为4.56~4.95。对比结果表明Cd^(2+)的存在并未影响DOM点位与Cu^(2+)的结合顺序,但减弱了DOM与Cu^(2+)的结合能力。(3)FTIR结果表明,Cd^(2+)浓度为0和100μmol/L时DOM官能团与Cu^(2+)结合顺序依次为酚类C-O>酰胺N-H>酰胺C=O>羧基C=O>芳香族C-H>多糖C-O和酰胺N-H>酰胺C=O>酚类C-O>芳香族C-H>多糖C-O。Cd^(2+)与酚类C-O结合后影响了Cu^(2+)与DOM中酚类C-O和羧基C=O官能团的结合。水环境中多重金属离子共存时的生物有效性和生态风险应受到关注。

基于电化学生物传感器的重金属离子检测研究进展

电化学生物传感器是基于抗原抗体、酶、核酸适配体、蛋白质、细胞等各种生物成分建立的电化学方法,由于这些生物成分具有强的特异性,决定了电化学生物传感器具有高选择性。同时该方法还具有便捷快速、灵敏、操作简单等优点,已经被广泛应用于污染物重金属离子的检测,并具有良好的应用前景。本文综述了近年来基于各种生物成分的电化学生物传感器在重金属离子检测中的应用,并对该领域未来的发展趋势做了展望。

电感耦合等离子体质谱分析大气颗粒中重金属离子含量的不确定度评定

评定了电感耦合等离子体质谱法测定大气颗粒物中重金属离子镉和铅含量的不确定度。建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱对PM_(10)中重金属离子含量测试的数学模型,对影响测试过程的各个要素进行了分析,讨论了各不确定度分量,包括测量重复性、溶液定容、标准工作曲线拟合、标准物质、称量和仪器稳定性等,并开展了不确定度合成计算和扩展不确定度计算。结果表明,当大气颗粒物样品中镉和铅的质量浓度测量值分别为0.026、0.251μg/m^(3)时,扩展不确定度分别为0.000462、0.0036μg/m^(3)(k=2)。该方法可为建立大气颗粒物中重金属离子的分析和评价方法提供参考依据。

改性松浦支渠疏浚底泥吸附重金属离子的研究

中国河流每年产生大量的疏浚底泥,大量堆积不仅占用土地资源,而且对环境还有很大的影响。底泥的二次利用显得尤为重要,基于以废制废的原则,提高底泥资源化利用的价值,以松花江松浦支渠疏浚底泥为目标,对其进行资源利用。首先以丙烯酸、富马酸为原料,以过硫酸铵为引发剂制备聚AA-FA,以磷酸氢二钠中和制得聚AA-FA磷酸盐。利用聚AA-FA磷酸盐对热解的疏浚底泥进行改性,制备得到聚AA-FA改性松浦支渠疏浚底泥。研究发现聚AA-FA改性松浦支渠疏浚底泥对于重金属离子具有较强的吸附作用。在添加量质量分数为9%时脱除离子的能力最高可达到99%,脱除不同离子的能力由大到小顺序为Ni^(2+)、Pb^(2+)、Cr^(3+)。

氨基化石墨烯电化学传感器在重金属离子检测中的运用分析

本研究旨在探讨氨基化石墨烯电化学传感器在重金属离子检测中的应用,特别是针对Cd^(2+)和Pb^(2+)的检测。研究内容主要包括氨基化石墨烯(NH_(2)-rGO)、壳聚糖(CS)和聚谷氨酸(Glu)复合材料修饰电极的制备,以及其在电化学检测中的性能评估。通过对不同修饰电极的表征与性能分析,本研究揭示了NH_(2)-rGO/CS/Glu复合材料修饰电极在提高检测灵敏度和选择性方面的显著效果。研究结果表明,相比于裸电极和单一材料修饰电极,NH_(2)-rGO/CS/Glu修饰电极对Cd^(2+)和Pb^(2+)展现出了更高的灵敏度和优异的选择性。此项研究为开发新型高效电化学传感器提供了有价值的参考,对于环境监测和重金属污染控制具有重要意义。

水体重金属离子吸附材料的研究进展

重金属污染对水生态环境造成了严重影响并对人类健康产生巨大伤害。吸附法因其环保、便捷、低成本等优势备受关注。综述了近年来水体重金属离子污染物吸附材料的研究进展,主要围绕碳基吸附材料(活性炭、纳米管、石墨烯)、合成/天然聚合物(纤维素、壳聚糖、海藻酸盐)及其与无机物的复合吸附材料以及金属有机骨架(MOFs)吸附材料等的种类及特征、吸附原理、吸附效果以及改性方法等方面,以期为水体重金属污染的低成本和高效治理提供理论依据。

基于SPR的重金属离子检测技术研究进展

重金属离子浓度的检测对于人体健康和环境科学等领域具有重要意义。与其它离子检测方法相比,表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)技术具有无标记,灵敏度高和检测限低等优点,为重金属离子监测领域带来了新的可能性。本文综述了SPR传感技术在重金属离子检测中的应用及其技术进展。首先介绍了SPR传感的技术原理;然后在传感材料的选择以及表面修饰等方面,针对铅、汞等有害重金属离子,重点阐述了对灵敏度、线性动态范围和特异性等指标的改进;最后介绍了SPR成像传感技术在检测速度、灵敏度等方面取得的重大进展,展望了SPR技术的发展前景。

角蛋白凝胶新型制备技术及对重金属离子吸附性能研究

毛纺产业每年会产生大量废弃纤维及废旧制品,这些资源若无法有效处理将会造成资源浪费及环境污染等诸多问题。提取羊毛纤维中富含的角蛋白并制备为再生凝胶材料,是实现废弃资源高值化循环利用的重要途径之一。但由于羊毛复杂的化学结构及加工技术的不足,现有研究中角蛋白凝胶普遍存在制备率低或机械性能差等缺陷,难以实现产业化生产。基于此,对羊毛角蛋白的提取技术和凝胶制备方法进行了探究,并将制得的凝胶用于重金属离子吸附研究。实验中利用“还原预处理-甲酸法”提取角蛋白多肽,对还原预处理的工艺进行了优化。研究结果表明还原预处理工艺最优条件为TCEP质量分数100 g/L,浴比1∶10,处理时间2 h,处理温度80℃。经该工艺预处理后,纤维在甲酸中的溶解率可高达70%。随后,利用“透析-冷冻法”制得孔隙结构较均匀的角蛋白凝胶并将其用于铜离子和锌离子的吸附性能研究。结果显示在特定条件下,凝胶材料对两种重金属离子的吸附量和去除率均可达到0.06 mg/g以及40%左右,具有一定的研究和开发价值。

改性膨润土对污水中重金属离子吸附实验研究

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了研究改性膨润土对污水中重金属离子的吸附效果,分析pH值、初始浓度、时间、固液比、温度和粒径对膨润土吸附效果的影响,并采用微观手段研究在吸附重金属离子前后膨润土内部矿物成分的变化以及红外光谱图的变化规律。结果表明:当改性膨润土掺量为0.2 g、吸附时间为1.5 h、温度设置为40℃,pH值设定为6,初始浓度均设定为200 mg/L和固液比设置为0.8 g/L时,改性膨润土的吸附效果达到较佳。改性膨润土经过吸附实验后,可以检测到明显的CuSO_(4)衍射峰,但是改性膨润土内部其他矿物成分不变,这说明改性膨润土可以有效地吸附污水中的铜离子。

静电纺丝法制备高熵合金及其蔬果中重金属离子电化学传感应用

采用静电纺丝结合高温石墨化技术,以静电纺丝碳纳米纤维(carbon nanofibers,CNFs)串联多金属,再通过高温石墨化技术成功在碳纳米纤维上原位合成了均一的高熵合金纳米颗粒(high-entropy alloy nanoparticles,HEA NPs)。基于FeCoNiCrCe/CNFs构建的重金属离子电化学传感器能实现同时对3种重金属离子的灵敏检测。在pH 5的0.1 mol/L醋酸-醋酸钠缓冲液中,沉积电压和时间分别为-1.3 V和300 s条件下,本研究所构建的电化学传感器对Cd^(2+)、Pb^(2+)和Cu^(2+)的检测限分别为0.06、0.005μmol/L和0.005μmol/L(信噪比=3)。分析认为其优异的性能归因于特定的HEANPs提供了良好的导电性和催化活性,以及CNFs较高的比表面积暴露出更多活性位点,二者的协同作用有利于重金属离子的吸附和脱附,促进了重金属离子的氧化还原反应以及电荷转移。本研究所制备的FeCoNiCrCe/CNFs/GCE电化学传感器在蔬果中检测重金属离子领域具有一定应用前景。

钙镁钾离子混合物对水体中几种重金属离子毒性的影响及作用机理

为明确水体中常见的钙镁钾离子混合物对重金属离子Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cr^(6+)、Cd^(2+)和Fe^(3+)毒性的影响,以明亮发光杆菌T3(Photobacterium phosphoreum T3)为受试生物,进行急性毒性测试并通过生化指标及核心发光基因表达量变化进行机理解析。结果表明:单一重金属离子对明亮发光杆菌T3的毒性大小为Zn^(2+)>Cd^(2+)>Cu^(2+)>Fe^(3+)>Cr^(6+),在添加不同浓度Ca^(2+)-Mg^(2+)-K^(+)混合液后重金属离子的毒性降低,当Ca^(2+)、Mg^(2+)和K^(+)质量浓度分别为13.40、8.00和26.20 mg/L时,联合毒性最弱;重金属离子质量浓度较低(<2.0 mg/L)时,重金属离子与Ca^(2+)-Mg^(2+)-K^(+)混合液之间呈拮抗作用,并出现明显的兴奋刺激效应;随着重金属离子质量浓度的增加,联合作用逐渐转为加和作用;Ca^(2+)-Mg^(2+)-K^(+)混合液的加入使细胞内活性氧质量下降,超氧化物歧化酶活性以及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸质量上升,使得菌体抗氧化能力增强,并刺激氧化还原反应来提升能量供应水平,从而降低金属离子的毒性。该研究可为实际水体中混合重金属离子的毒性评估和调控提供数据参考。

EDTA-LDH/zeolite制备及其对重金属离子的吸附

用水热法和焙烧还原法两步合成了乙二胺四乙酸-水滑石/沸石(EDTA-LDH/zeolite)复合材料,并将其用于去除水溶液中的Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+),系统研究不同条件下EDTA-LDH/zeolite对单一及混合重金属离子溶液中Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的吸附效果与吸附机制。结果表明,当EDTA-LDH/zeolite投加量为0.05 g、重金属离子浓度为1500 mg/L、pH值为6.5、吸附时间为24 h时,EDTA-LDH/zeolite吸附性能最佳。重金属离子间存在竞争吸附,EDTA-LDH/zeolite对Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的最大吸附容量分别为65.33、98.35和108.51 mg/g。去除过程中沉淀作用、表面络合、螯合反应等多种机制协同作用,去除行为均符合Langmuir等温模型与拟二阶动力学模型。

碳量子点荧光纳米探针检测重金属离子研究进展

碳量子点(CQDs)作为荧光纳米探针用于重金属离子检测,具有操作简单、成本低、准确性高和快速响应等特点。介绍了CQDs荧光纳米探针检测重金属离子的荧光淬灭机理,总结了影响CQDs荧光纳米探针性能的主要因素,指出了目前CQDs荧光纳米探针检测重金属离子中存在的问题,最后展望了CQDs荧光纳米探针未来的发展前景。

天然沸石对模拟尾矿渗滤液中重金属离子的静、动态吸附研究

沸石具有良好的吸附性能和离子交换特性,对去除水中的重金属离子具有廉价、高效的优点。利用天然沸石矿物作为吸附材料,探讨了在不同条件下对干扰分选过程的多种重金属离子的去除效果和去除机制,研究了其在静、动态条件下去除模拟尾矿渗滤液中重金属离子的性能和机理。单一重金属离子静态吸附实验结果表明,沸石对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)均有较好的去除效果,对4种重金属离子的吸附能力大小为Pb^(2+)> Cu^(2+)> Zn^(2+)> Mn^(2+)。混合离子静态吸附实验结果表明,在任意初始质量浓度下,Pb^(2+)在沸石上的吸附量均远大于Cu^(2+)、Zn^(2+)和Mn^(2+)。4种离子的吸附过程均符合Langmuir等温模型,属于单分子层吸附,准二级动力学模型能较好地描述沸石吸附4种重金属离子的过程,沸石在离子交换、表面静电和断键络合的共同作用下去除重金属离子,由于存在竞争吸附,沸石对相同价态不同阳离子的吸附能力存在较大差异,这主要受不同阳离子的水合半径的影响。动态条件下沸石对Cu^(2+)、Mn^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)的去除分别在102 h、64 h、900 h和78 h达到平衡,沸石的有效工作时间较长,可作为渗透反应格栅(PRB)的介质材料用于多金属矿尾矿渗滤液污染地下水的原位修复,具有良好的社会和经济效益。

PES/改性UiO⁃66复合膜的制备及其重金属离子分离性能研究

制备了锆1,4⁃羧基苯(UiO⁃66)系列金属有机骨架(MOF)材料,对比了不同MOF材料对重金属离子的吸附性能,并制备了聚醚砜/聚醚酰亚胺/改性MOF(PES/PEI/MOF)复合膜,对比了MOF添加量对膜重金属离子吸附和渗透性能的影响。结果表明,在UiO⁃66系列MOF材料中,UiO⁃66⁃NH2对重金属离子的吸附性能最好;在其负载量为15%(质量分数,下同)时,复合膜对重金属离子的截留性能最好。

黑磷纳米片在重金属离子传感器中的研究进展

黑磷(BP)纳米片具有特殊的褶皱状结构从而使其具有可调的直接带隙、传输各向异性、光致发光等特性,这些独特的性质使其被广泛应用于构建金属离子传感器并在环境监测等研究领域展现了巨大的应用潜力。本文综合介绍了BP纳米片制备方法及其构建的不同类型传感器在重金属离子检测中的应用。首先,基于“自上而下”法和“自下而上”法分别介绍了不同类型的BP纳米片制备方法,并对不同制备方法的优缺点进行了归纳和总结。然后,详细阐述了BP纳米片构建的场效应晶体管(FET)传感器、电化学传感器和光化学传感器在检测重金属离子中的研究进展,对不同类型传感器的独特优势进行了分析,其中FET传感器具有优异的检出限,电化学传感器具有响应时间短、操作简单等优势,而光化学传感器则表现出更宽的检测范围。进一步,总结并指出目前BP纳米片构建的重金属离子传感器能够检测的重金属离子的种类比较有限,稳定性和选择性也有待进一步提升。最后,针对BP纳米片在构建不同类型重金属离子传感器中面临的挑战,指出BP基传感器应朝着开发低成本、高质量BP纳米片的制备方法以及BP纳米片的结构优化和功能化修饰等方面的研究方向发展。在拓展重金属离子检测应用方面,结合新技术有望使其在实际应用中有新的突破。

层状复合氢氧化物的结构调控及其吸附重金属离子的研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)是具有特殊层状结构的阴离子黏土,具有化学组成可调、比表面积大及结构记忆效应独特等性质,在废水处理方面备受关注。调控LDHs自身结构,是进一步扩大其应用范围、提高其吸附性能的有效途径。该文介绍了LDHs特殊的层状结构和其自身性质;总结了LDHs最常用的制备方法,即共沉淀法、离子交换法、尿素水解法、煅烧复原法和溶胶-凝胶法等,分别介绍了各种制备方法的原理和特点;综述了LDHs的结构调控对其吸附重金属离子性能的影响,并总结了LDHs对重金属离子的吸附机理;最后,指出了目前LDHs在处理含有重金属离子废水研究中面临的挑战,并对该材料未来的研究方向和发展趋势进行了展望。