凹凸棒土管状膜组件的制备及其性能研究

以六偏磷酸钠作为分散剂,将纳米级凹凸棒土粉体在水相中分散制成稳定悬浊液,通过浸浆成膜法在管式Al2O3微滤陶瓷基体通道内表面成膜,并在650℃下采用固态粒子烧结法制备不对称凹凸棒土膜。利用压汞法、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分别对基体和凹凸棒土膜进行了表征。结果表明:凹凸棒土膜的平均孔径为35.56 nm,远小于基体平均孔径(~8μm);煅烧成膜前后凹凸棒土的晶相结构未发生显著变化,成膜后凹凸棒土晶格内依然保留着原有金属氧化物的相关晶相。构建凹凸棒土管状膜组件,以错流截留模式对模拟磷酸盐以及含铁离子废水进行处理,研究表明管状膜组件对远小于其孔径的PO3-4(水合半径0.339 nm)和Fe3+(水合半径4.57 nm)均有去除效果,其去除率可达40%和66%左右。

常压脱水制备羟丙基-β-环糊精的研究

以β-环糊精(β-CD)与环氧丙烷为原料在碱性环境中合成羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)浓浆,并利用无水乙醇对其除盐,常压下(101.3kPa)采用丙烯酰胺类高吸水树脂对浓浆进行循环脱水以取代原有减压除水设备,干燥后得到HP-β-CD固体,产率为65.23%。对HP-β-CD进行1H-NMR、FT-IR、XRD和SEM表征,结果表明,与β-CD相比,常压脱水所得产物的氢化学位移发生了明显移动,出现了甲基氢的化学位移,且在FT-IR谱图上出现甲基反对称振动吸收峰,对比标准FT-IR谱图,可确认产物为HP-β-CD;由于羟烷基的引入,打开了β-CD原有的分子内氢键,分子结构从晶态转变为无定形态,增大了HP-β-CD在水中的溶解度。

蒸汽凝结水中十八胺超分子缓蚀剂对碳钢的保护研究

分别采用分子动力学与半经验量子化学法,对羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)与十八胺(ODA)超分子包合体系的稳定构象进行了研究。以旋转挂片实验得到的碳钢腐蚀速率为基础,通过Arrhenius方程和过渡态理论,分析了该包合物在蒸汽凝结水中对碳钢的防腐蚀机理。热力学计算及俄歇电子能谱(AES)的结果显示,包合物中的ODA分子会克服其与HP-β-CD分子间非共价键作用,以吸附的形式在碳钢表面形成保护膜,且吸附过程符合Langmuir等温式;在流动的凝结水中,包合物中的ODA分子以一定倾斜角度在碳钢表面吸附。

苯并三氮唑/β-环糊精超分子缓蚀剂的制备及性能研究

利用β-环糊精(β-CD)外端亲水,内部空腔疏水的分子结构特征,通过饱和溶液法,以β-CD为主体,苯并三氮唑(BTAH)为客体,制备了物质的量比1∶1的超分子结构包合物。利用二维核磁共振氢谱(2D-NMR)、傅立叶变化红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等对产物的结构进行表征,结果表明,作为客体的BTAH分子已存在于环糊精的疏水空腔内,客体分子通过氢键与主体相互作用,形成超分子结构;原本具有良好结晶性的β-CD与BTAH经过超分子化后,形成了一种全新的物相。根据相溶解度的测定结果,可推断所制备产物的主客体物质的量比为1∶1,增溶效果明显。利用重量法与电化学法等手段,考察了所制备产物在模拟循环冷却水中对紫铜的缓蚀性能,结果表明40℃下,加入60 mg/L超分子缓蚀剂后,对紫铜的缓蚀率可达92.3%。