栉孔扇贝壳粉对刚果红的吸附性能研究

栉孔扇贝是中国养殖量最大的扇贝,其废弃的贝壳资源利用也成为了关注的热点。贝壳粉是一种天然的生物吸附剂,本文通过高温煅烧处理,进一步优化了栉孔扇贝壳的吸附性能,采用扫描电镜分析、红外光谱分析表征手段对其形貌、组成进行分析;同时探讨了不同贝壳粉煅烧温度、反应时间、反应温度、刚果红初始浓度对其吸附性能的影响以及吸附动力学模型和等温吸附模型。结果表明, 900℃下煅烧的贝壳粉吸附性能最好;吸附反应在5 min内迅速发生,在150 min后基本达到平衡;该反应符合准二级吸附动力学过程(R2=0.999 1),吸附等温线符合Freundlich模型,属于多相吸附,低温更有利于刚果红在煅烧栉孔扇贝壳粉上的吸附。以上结果对于解决印染废水的净化处理具有重要意义,也为栉孔扇贝壳废弃资源综合利用奠定理论基础。

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。

共价有机框架材料的制备及其对水体中刚果红的吸附性能研究

为了降低水体中刚果红(CR)的污染水平,采用溶剂法在室温常压下合成了一种巯基修饰的共价有机框架材料(COFs-TFB),以不同的反应条件为考察对象进行吸附实验,研究其吸附CR的性能。通过现代化技术手段对所合成的材料进行表征。实验结果表明,COFs-TFB材料对CR的吸附速度快,适于在酸性条件下进行;COFs-TFB材料对CR的吸附表现出优先选择吸附性,且重复利用性较好;在CR初始浓度为900 mg/L时,对CR的饱和吸附量为2124.6 mg/g;对CR的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附线模型,为单层化学吸附过程。因此,合成的COFs-TFB材料在吸附水体中刚果红领域具有良好的应用前景。

铟基配合物材料的刚果红吸附性能及其机理研究

含有机染料的废水会导致严重环境污染,有效去除废水中有机染料污染物的研究广受关注。本研究利用均苯四甲酸和四水合硝酸铟作为原料,通过直接沉淀法和溶剂热法成功组装了两个铟基配合物材料(In-CP#1和In-CP#2),并对其进行了表面形貌、红外光谱、X-射线粉末衍射、比表面积以及热重表征。同时,将两化合物作为吸附剂,系统研究了吸附时间和有机染料初始浓度对其吸附性能的影响及其吸附机理。结果表明,两化合物的吸附机理主要是化学作用,且吸附过程符合准二级动力学特征,但并不符合Langmuir单分子层吸附模型。

磁性聚硅酸铝镁-淀粉絮凝剂处理刚果红模拟废水

采用Fe_(3)O_(4)、硅酸钠、Al_(2)(SO_(4))_(3)、MgSO_(4)、淀粉(St)制备了磁性聚硅酸铝镁(PSAM)-St絮凝剂(Fe_(3)O_(4)-PSAM-St),通过FTIR,XRD,SEM,VSM,TEM等技术对Fe_(3)O_(4)-PSAM-St的结构进行了表征,研究了Fe_(3)O_(4)-PSAM-St的制备条件及絮凝条件对模拟废水中刚果红去除效果的影响。表征结果显示,该絮凝剂是一种新型磁性聚硅酸复合材料。实验结果表明:Fe_(3)O_(4)-PSAM-St的最佳制备条件为pH=3、n(Mg)∶n(Al)=2∶8、m(St)∶m(Si)=0.6;当Fe_(3)O_(4)-PSAM-St加入量为40 mg/L、模拟废水p H为5~12、絮凝时间为10 min、沉降时间为10 min时,刚果红去除率最高可达95.0%;储存3个月后,Fe_(3)O_(4)-PSAM-St的絮凝性能基本保持不变;以50%(w)絮凝后的磁性絮体和50%(w)Fe_(3)O_(4)-PSAM-St为絮凝剂,重复进行6次絮凝实验后,刚果红去除率仍可达93%左右。

氧化叔胺树脂制备及对水中刚果红的吸附性能研究

以丙烯酸二甲氨基乙酯为单体、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为交联剂,通过悬浮聚合法制备出叔胺树脂(TAR),然后经H_(2)O_(2)改性得到氧化叔胺型树脂(TAOR)。采用场发射扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸附-脱附曲线和热重(TG)等技术手段对其结构进行了表征。以刚果红(CR)为模型对象污染物,并通过正交试验对TAOR最佳合成工艺进行了优化研究,同时,研究了TAOR投加量、溶液pH、离子强度和共存组分等因素对水中CR吸附性能的影响,并对其吸附过程中吸附动力学模拟。结果表明:CR的吸附量随着pH和离子强度的增加而减少,共存离子和腐殖酸对TAOR树脂吸附CR有一定的抑制作用。CR在TAOR上的吸附过程符合拟二级动力学吸附模型,Langmuir等温吸附符合模型可以很好地描述TAOR对溶液中CR的吸附过程,最大吸附量为101.9mg/g(pH=6.0和25℃)。吸附热力学结果表明,CR在TAOR上的吸附是一个自发的物理吸附过程,其吸附机制单层子化学作用控制机制。FT-IR和X射线光电子能谱技术(XPS)结果进一步显示,TAOR上的氧化胺结构参与CR吸附。脱附再生实验发现,1.0mol/L NaOH溶液脱附效果最优,经5次循环再生使用,TAOR的吸附性能没有明显下降。

铁改性香蒲生物炭吸附去除水中刚果红的研究

以湿地植物香蒲为原料,通过热解制备了生物炭(BC),采用水热法将Fe与BC复合,制备了具有良好磁性能的铁改性生物炭(Fe-BC)。采用SEM、BET、FT-IR、XRD、XPS和VSM等,分析了Fe-BC的结构形貌特性及磁性能,并研究了Fe-BC吸附去除水中典型有机染料刚果红(CR)的性能。结果表明:制备的Fe-BC具有良好的磁性,当CR浓度为100 mg/L、Fe-BC投加量为40 mg、溶液pH为3、吸附时间90 min、反应体系温度25℃时,CR的去除率可达99.6%;此外,Cu^(2+)、Zn^(2+)、Mn^(2+)金属阳离子可提高Fe-BC对CR的去除率;Fe-BC进行3次吸附-脱附后,Fe-BC对水中CR仍有良好吸附性能,表明磁性Fe-BC具有良好的循环稳定性;通过对动力学模型与热力学模型的拟合,表明Fe-BC对水中CR的吸附过程主要受化学吸附影响,且为自发不可逆的吸热反应。

锰改性核桃壳基生物炭去除水中刚果红的研究

以农业废弃物核桃壳作为原材料,通过炭化与共沉淀法两步制备锰改性生物炭,用于去除水中典型的阴离子染料刚果红。研究刚果红不同初始浓度、接触时间、生物炭投加量、溶液pH对刚果红去除效果的影响。结果表明,在pH为3,刚果红初始浓度为10 mg/L,生物炭投加量为10 mg,振荡时间60 min时,锰改性核桃壳对水中刚果红的去除率可达97.31%,与未改性的核桃壳相比,去除率提高至1.51倍。结合傅里叶红外光谱(FT-IR)与X射线衍射分析(XRD)对生物炭的结构变化以及吸附特征进行分析,通过动力学模型与热力学模型拟合,表明该吸附过程主要受化学吸附影响,该吸附为自发且不可逆的吸热反应。

十二烷基三甲基溴化铵改性纳米CaCO_(3)对刚果红的吸附性能

以固体废弃物脱硫石膏为原料,在加氨水、通CO_(2)气体条件下制备纳米CaCO_(3),用表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对纳米CaCO_(3)进行改性,对改性材料DTAB-CaCO_(3)进行表征。研究刚果红在DTAB-CaCO_(3)表面的吸附行为,考察影响DTAB-CaCO_(3)对刚果红吸附性能的因素,数学拟合吸附过程,计算热力学参数。结果表明,ρ(刚果红)=50 mg/L、m(DTAB-CaCO_(3))∶V(刚果红)=0.20 g/L、pH=2、t=120 min,吸附率为95%。该吸附过程为自发放热,符合Langmuir等温式的单分子层吸附模型和二级吸附动力学模型。

新型氨基改性铝基金属有机框架纳米复合材料高效去除刚果红研究

水污染已经成为一个关系到整个生态环境的问题。有机染料的危害是众所周知的。因此,染料废水必须经过无害化处理后才能排放。刚果红(CR)是最典型的偶氮阴离子染料之一。在这项工作中,合成了一种新型的铝基金属有机骨架纳米复合材料(NH_(2)-Al-PMA),用于去除CR。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG)等表征手段验证了材料的成功合成。结果表明:NH_(2)-Al-PMA能有效去除CR,NH_(2)-Al-PMA在CR上的吸附量可达2354.61mg/g。经过5次循环后,NH_(2)-Al-PMA对CR的去除率仍为61.67%。静电相互作用、π-π和氢键可能是NH_(2)-Al-PMA去除水中CR的吸附机理,因此,NH_(2)-Al-PMA纳米复合材料是一种去除水中CR极具潜力的材料。

DCG复合气凝胶的制备及对刚果红的吸附性能

微晶纤维素(MCC)通过选择性氧化得到二醛纤维素(DAC),再与壳聚糖(CS)、葡萄糖(G)交联制备DAC/CS/G(DCG)复合气凝胶。采用SEM、FTIR对DCG气凝胶进行表征,并考察其对刚果红(CR)的吸附作用。结果表明,MCC被高碘酸钠氧化后引入活性基团醛基,可与CS、G发生化学交联和氢键键合,提高了对刚果红的吸附效果。与原MCC相比,DCG呈现较均匀密集的多孔结构;DCG的吸附过程均遵循准二级动力学模型和Langmuir等温模型;不同氧化度的DCG相比,DCG-0.06的吸附速率和容量更佳,当染料初始质量浓度为600 mg/L时,其单分子层理论最大吸附量可达到649.35 mg/g。

木质素磺酸钠吸附材料的制备及对刚果红的吸附性能

【目的】以木质素磺酸钠(SLS)为原料,制备胺化改性的木质素磺酸钠以及共价有机框架聚合物/胺化木质素磺酸钠复合材料,考察它们作为吸附材料对刚果红的吸附性能。【方法】木质素磺酸钠与甲醛、二乙烯三胺经曼尼希反应制得胺化木质素磺酸钠(ASLS),采用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对吸附剂的表面官能团和形貌进行了表征。考察刚果红起始质量浓度、ASLS用量、溶液pH、吸附时间等对材料吸附效果的影响;探究ASLS的吸附动力学和循环再生性能。制备富含醌共价有机框架聚合物(AQ-COF),对比ASLS、AQ-COF、AQ-COF/ASLS材料对刚果红的吸附效果。【结果】FTIR和SEM表征结果显示:木质素磺酸钠成功胺化,ASLS与AQ-COF复合后自组装成棒状纳米结构。ASLS吸附结果表明:刚果红起始质量浓度为200 mg·L^(-1),ASLS用量为70 mg,pH为1~5时,吸附率达95%以上,并在80 min内达到吸附平衡,吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,吸附过程主要为化学吸附。30 mg ASLS中添加少量AQ-COF(2 mg),复合吸附剂吸附率可达80%以上。【结论】胺化改性木质素磺酸钠对刚果红有良好的吸附效果,且具有优秀的再生性能,可以作为刚果红的优良吸附剂;共价有机框架聚合物AQ-COF与ASLS复合制备的复合吸附剂可以提升ASLS对刚果红的吸附能力,表明共价有机框架聚合物在刚果红吸附领域有良好的应用前景。

MnO_(x)粒子的制备及其对刚果红的吸附

锰氧化物是重要的过渡金属氧化物,由于其特殊的隧道和片层晶体结构,在催化、电化学、离子交换和吸附等方面有广泛的应用.本文通过水热反应制备了一系列具有不同晶型和形貌的氧化锰粒子.通过XRD、FT-IR和SEM分析了材料的形态和结构,并通过UV-vis系统地研究了其对刚果红的吸附作用.实验结果表明,当反应体系的pH≈10时,能合成出疏松多孔棒状结构的MnO_(x)粒子,对刚果红的吸附效果最好,平衡吸附容量q_(e)≈129.11 mg·g^(-1),去除率R≈64.56%.

木屑基介孔活性炭的制备及其对刚果红的高效吸附

以废弃生物质木屑作为原料,K_(2)C_(2)O_(4)为活化剂,鸡蛋壳为模板剂制备介孔活性炭。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和N_(2)吸附-脱附等温线等方法对活性炭的结构进行表征,并考察了活性炭对刚果红(CR)染料的吸附性能。结果表明,当木屑与K_(2)C_(2)O_(4)的质量比为1∶1.5,添加与木屑等量的鸡蛋壳,活化温度为800℃、活化时间为2 h时,所制备的活性炭AC-1比表面积为2009 m^(2)/g,介孔率可达70.5%。AC-1对CR的最佳吸附容量高达862.1 mg/g。吸附过程是以化学吸附为主的单层复合吸附过程,符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型。

改性粉煤灰制备及对刚果红吸附性能的综合实验设计

设计了改性粉煤灰用于吸附废水中刚果红的本科教学实验。以氢氧化剂为活化剂,通过焙烧-水热法对粉煤灰进行改性。采用红外光谱对改性前后的煤粉灰结构进行了表征,并研究了改性后的粉煤灰对废水中刚果红的吸附性能。不仅解决了固废问题,又能缓解水环境污染问题。通过本实验可以提高学生的实验操作和科研思维能力,培养学生的综合实践能力、绿色环保意识和节能减排发展观,为学生进一步开展科学研究奠定坚实的基础。

煅烧水滑石同时去除废水中Sb(Ⅴ)和刚果红的性能及机制

研发能够同时有效去除重金属和有机污染物的环境材料对于工业废水绿色高效处理具有重要意义。本文采用水热法合成了镁铝水滑石(MgAl-LDH),结合高温处理的方法制备了煅烧水滑石(LDO)。在分析煅烧产物的结构和性质的基础上,运用静态批量法研究了在煅烧温度、初始质量浓度、接触时间和共存体系等条件下LDO去除Sb(Ⅴ)和刚果红(CR)的性能。结果表明,煅烧温度对于LDO去除Sb(Ⅴ)和CR的效果具有显著影响,在煅烧温度为500℃时,去除容量分别可达426.4 mg/g和1516.2 mg/g,这是因为高温煅烧后LDO的比表面积和孔隙体积增大,LDO与水溶液接触重建层状结构后具有较强的捕获Sb(Ⅴ)和CR阴离子污染物插入层间的能力;LDO对Sb(Ⅴ)和CR的去除容量在前3 h内增加迅速,之后缓慢增加,在6 h左右时达到吸附平衡,这是因为开始时LDO具有大量活性位点,随着接触时间的延长,Sb(Ⅴ)和CR被积累吸附在其表面并占据了部分活性位点,吸附质需要克服更大的空间位阻才能与吸附剂反应,因此吸附速度变慢,直至LDO表面的吸附位点被完全占据,吸附达到平衡;去除容量随着初始质量浓度的升高逐渐增加,这是因为较高的浓度使吸附质更容易突破液相与固体吸附剂表面间的传质阻力;在共存体系下LDO对Sb(Ⅴ)和CR的去除容量略低于单一体系,这可能与Sb(Ⅴ)和CR竞争LDO浸出的液相Mg^(2+)以及LDO表面吸附位点有关。LDO主要依靠静电引力、络合作用、结晶沉淀以及MgAl-LDH的记忆效应实现对Sb(Ⅴ)和CR的同时高效去除。

铁基金属有机骨架材料去除刚果红的实验设计

设计一个包含铁基金属有机骨架材料的合成、表征及吸附性能研究的完整综合型化学实验。以Fe(NO3)3·9H2O和均苯三甲酸(H3BTC)为原料,合成一种铁基金属有机骨架材料Fe-BTC。采用X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计分别对Fe-BTC的物相及其对刚果红的吸附效果进行测试。系统研究了接触时间、刚果红初始浓度对Fe-BTC去除刚果红效果的影响。运用等温吸附模型和吸附动力学模型对Fe-BTC对刚果红的吸附行为展开分析。此实验难度适中,且综合性较强,有利于提升学生的实验综合能力与创新能力,激发学生的学习兴趣,培养学生的化学专业素养和环保意识。

改性含铝废渣对水体中刚果红的吸附行为

采用Ca(OH)_(2)对含铝废渣(RAS)改性,制备改性材料(MAS),对其结构、形貌等进行表征,并考察其对刚果红(CR)的吸附效果。结果表明:当CR初始浓度为100 mg/L,pH=5,投加0.3 g MAS,在25℃水浴中吸附40 min时,CR去除率可以达到99.65%。其对CR的吸附趋势符合二级动力学,吸附等温线满足Freundlich等温线模型。改性后得到的MAS相较于RAS,具有更大的比表面积,其对于CR的作用机制是膜扩散和内扩散相互作用,且膜扩散过程吸附速率最快。

侧柏叶生物炭对刚果红染料的吸附性能研究

在不同煅烧温度下制备侧柏叶生物炭,研究其对刚果红(CR)溶液的吸附性能.采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、比表面积和孔径分析仪、X射线衍射仪对生物炭进行表征,探讨了pH值、生物炭用量、吸附时间、振荡转速、温度及CR初始浓度等因素对CR溶液吸附性能的影响.结果表明:在pH=6、生物炭用量为0.06 g、吸附时间为30 min、振荡转速为150r·min^(-1)、温度为25℃、CR初始浓度为200 mg·L^(-1)时,800℃煅烧下的侧柏叶生物炭对CR溶液吸附效果最佳,其吸附率可达99.5%、吸附量可达165.9 mg·g^(-1).吸附等温符合Langmuir模型,动力学符合准一级模型,该吸附过程是自发的吸热过程.

不同配体结构的镧基MOF高效吸附刚果红染料

文章采用六水合硝酸镧作为金属离子源,分别与对苯二甲酸(BDC)、均苯三甲酸(BTC)、均苯四甲酸(PMA)以及4,4'-联苯二甲酸(BDA)4种不同的有机配体结合,通过溶剂热法成功制备了一系列镧基金属有机框架(La-MOF)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及比表面积与孔隙度分析(BET)等表征手段,研究了不同有机配体所合成La-MOF的物理化学性质。此外,通过批量实验探讨了pH、温度、接触时间以及多次循环对吸附刚果红(CR)性能的影响,并推导了相应的反应机理。结果表明,4种La-MOF的吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。通过等温线模型拟合,得到4种材料的饱和吸附容量分别为La-BDC(2249.56 mg/g)>La-PMA(1864.40 mg/g)>La-BTC(1632.87 mg/g)>La-BDA(1037.52 mg/g)。综合分析显示,La-BDC具有更佳的综合吸附性能,其吸附机理主要涉及氢键、π-π键作用以及静电相互作用,但其在循环利用性方面表现出一定的不足。