分形界面吸附行为初探

煤层气吸附解吸机理研究是揭示煤层气成藏机理及高效开发煤层气的基础。已有研究表明,煤储层孔隙结构非常复杂且具有分形特征,煤层气在孔-固界面的吸附行为明显受到煤孔隙结构特征的影响。对比分析几种常用气-固界面上的吸附模型,总结这些模型的特点和适用条件,指出当前吸附模型在分形界面吸附行为的描述和应用上均未摆脱吸附选择性的平稳假设,尚未考虑吸附厚度的尺度不变特征。而分形拓扑理论可以有效标定分形对象的尺度不变属性,为分形界面的等效表征提供了理论支撑。因此,结合上述模型对气-固界面吸附行为的描述,借助分形拓扑理论提出煤储层孔-固界面上分形吸附行为的相关假设及其控制机理,构建基于吸附拓扑的单层吸附模型。在此基础上,通过设置不同的吸附拓扑参数组合获取其等温吸附曲线,分析得出,随着吸附压力的升高,吸附覆盖率表现出指数、线性和对数3种不同的增长趋势,而吸附热表现为对数减小趋势。结果显示,不同的吸附拓扑参数组合会得到不同类型的等温吸附曲线,在一定程度上弥补了Langmuir方程只能描述单一类型等温吸附线的不足。为了验证吸附模型的适用性,结合沁水盆地武乡区块富有机质泥页岩的液氮吸附实验数据,对比了实际等温吸附曲线与模拟吸附曲线的差异。结果表明,通过调整各吸附拓扑参数之间的组合关系,可以使等温吸附模拟曲线与实际吸附曲线的趋势始终保持一致。最后,探讨了吸附解吸机理的研究方向,类比电子层提出了吸附层的概念,指出发展分形动力学描述模型是解释煤层气吸附解吸规律的关键。

高稳定磺酸化三维共价有机框架材料的设计构筑及其对U(Ⅵ)的吸附

从废水中分离回收U(Ⅵ)对放射性环境治理以及核工业发展具有重要意义。随着共价有机框架材料(COFs)的不断发展,越来越多的COFs材料被用于放射性核素的吸附分离。然而对于三维共价有机框架材料(3D-COFs)而言,由于分子构筑单元及拓扑连接方式有限,使得其在性能和应用上受到诸多限制。本工作运用键转化与后接枝相结合的方法,制备一种基于胺键的磺酸功能化3D-COF材料(COF-320-H_(2)SO_(3))用于水溶液中U(Ⅵ)的吸附去除。通过多种表征手段对其结构和性质进行了表征,并系统研究了COF-320-H_(2)SO_(3)对U(Ⅵ)的吸附行为。研究结果表明:亚胺键向胺键的转化显著提升了COFs材料的化学稳定性,同时具有亲水性和强配位能力的磺酸基的引入使材料对U(Ⅵ)吸附能力明显增强,即使在3 mol/L的HNO3条件下,对U(Ⅵ)的吸附容量仍保持在40 mg/g以上。本工作进一步展示了COFs材料特别是3D-COFs材料在分离放射性金属离子方面所展现的潜在应用价值。

钴铝双金属氧化物的制备及其对盐酸金霉素的去除

采用“共沉淀-煅烧法”制备钴铝层状双金属氧化物(CoAl_(400)@LDO),将其用于吸附水中的盐酸金霉素(CTC·HCl)。采用X射线衍射光谱(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等表征方式对CoAl_(400)@LDO吸附盐酸金霉素前后的微观结构进行系统表征,并研究污染物初始质量浓度、吸附温度及吸附时间对盐酸金霉素吸附性能的影响。结果表明,吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型,最大吸附量为74.06 mg·g^(-1)。此外,结合XRD、FT-IR和SEM分析可知CoAl_(400)@LDO对CTC·HCl的去除机制主要为络合作用。

荧光响应性水凝胶的制备及应用研究进展

荧光水凝胶是一种具有可调发光特性的三维交联亲水性聚合物网络,因其优良的光学性能而受到研究者的广泛关注。荧光水凝胶可以看作是荧光基团与水凝胶的结合,除了具有传统水凝胶的优良性能,如良好的吸水性、与人体组织相似的机械强度、生物相容性好、可变的体积和形状等,还具有可调的发光特性和一定的自修复能力等优点。本文介绍了荧光水凝胶常用的制备方法,包括自组装法和聚合反应法,总结了近几年荧光水凝胶在细胞成像、仿生驱动、药物输送与监控、金属离子检测与吸附等方面的研究成果,为进一步探索荧光水凝胶在生物医学和环境等领域的应用提供参考。

埃洛石纳米管热敏复合微球的制备及吸附性能

通过种子乳液聚合法在埃洛石纳米管(HNTs)表面包覆聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM),制备了HNTs/PNIPAM热敏复合微球。利用红外光谱仪(FT-IR)、粒度仪、比表面积测试仪(BET)对复合微球的结构和形貌进行了分析,通过分光光度法研究了复合微球对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明,复合微球粒径约为1.8μm,比表面积约为18.2m2/g;其体积相转变温度约为33.6℃,具有热敏性。实验条件下,复合微球对溶液中亚甲基蓝(MB)的吸附率为99.4%,吸附MB后的复合微球在室温下再生60min后,MB解吸附趋于平衡,进一步在40℃进行解吸附时,微球中MB可以进一步释放。

羧基化多壁碳纳米管/Fe_3O_4磁性复合材料对水中铜(Ⅱ)的吸附性能(英文)

羧基化多壁碳纳米管(c-MWCNT)/Fe3O4磁性复合材料(c-MWCNTMCs)通过六水合三氯化铁,乙酸钠,乙二醇,二乙二醇和c-MWCNT混合,然后超声处理,在200℃下加热10 h而制得。结果表明,c-MWCNTMCs在去离子水中表现出良好的分散性、酸碱稳定性和磁性,可以作为去除铜(Ⅱ)的吸附剂。c-MWCNTMCs易被磁铁从水中分离,并对铜(Ⅱ)具有较高的吸附容量。c-MWCNTMCs对铜(Ⅱ)的吸附较快,并成拟二级吸附动力模型。c-MWCNTMCs和Cu(Ⅱ)之间的吸附力是一种化学键,在pH<2的条件下吸附剂可以再生。具有磁性的Fe3O4只对快速分离有利,而对吸附几乎没有影响。基于这种新型复合材料从水中去除的铜(Ⅱ)的检测限可达1.29μg/L。

黑藻对含重金属废水中锌离子的吸附性能

黑藻能吸附重金属废水中的Zn2+,但对其的报道鲜见。研究了生物吸附剂黑藻对废水中Zn2+的吸附去除性能,考察了溶液pH值、Zn2+初始浓度、黑藻加入量和吸附时间对吸附效果的影响。同时通过EDX分析和等温吸附模型对黑藻吸附Zn2+的机理进行了研究。结果表明:在溶液pH值为6.0、黑藻加入量为2g/L,吸附时间为30min,Zn2+质量浓度为20mg/L的条件下,黑藻对Zn2+的吸附率为85%,并且发现黑藻对Zn2+的吸附是阳离子交换过程,吸附符合Langmuir,Freundlich和D-R等温吸附模型。

活性炭的硝酸改性工艺研究

研究了木质颗粒活性炭的硝酸改性工艺,以焦糖脱色率、亚甲基蓝吸附值和苯酚吸附值为指标,优化最佳改性工艺条件。结果表明,在以150 mL硝酸溶液改性10 g活性炭条件下,对于焦糖脱色率的最佳改性条件为:HNO3浓度1 mol/L,改性温度30℃,改性时间1 h;在此条件下,活性炭的焦糖脱色率和亚甲基蓝吸附值分别提高了400%和31.94%;在HNO3浓度为5 mol/L,改性温度为90℃,改性时间为2 h的改性条件下,改性活性炭的苯酚吸附值提高了46.99%。

双子烷基苯磺酸钠在固体表面的吸附特性

为考察双子烷基苯磺酸钠(DSDBS-2)作为驱油剂的可行性,用静态吸附和动态吸附实验研究了其在固体表面的吸附特性。结果表明,在一定质量分数范围内,DSDBS-2在高岭土上的吸附等温线出现2个吸附平台,饱和吸附量分别约为62和80mg/kg,对应的单体十二烷基苯磺酸钠的吸附等温线只出现1个平台,饱和吸附量为290mg/kg。DSDBS-2因其离子头基间的静电斥力减弱,在固体表面的吸附量大大降低,在石英砂烧结岩心中的最终动态滞留量为24mg/kg,在天然露头砂压制岩心中的最终动态滞留量为35mg/kg。DSDBS-2静态吸附量和动态滞留量远低于常规驱油剂石油磺酸盐的吸附量,有可能作为新型驱油剂用于强化采油。

3种双咪唑啉季铵盐对Q235钢在盐酸溶液中的缓蚀性能及吸附行为

咪唑啉类缓蚀剂缓蚀性能优异,应用前景广阔。目前对双咪唑啉缓蚀剂在金属表面吸附行为的研究未见报道。合成了3种双咪唑啉季铵盐CABI,BABI,SABI,用红外光谱表征了其结构,并用失重法和电化学方法研究了其在1mol/LHCl溶液中对Q235钢的缓蚀性能和吸附行为。结果表明:3种双咪唑啉季铵盐在1mol/LHCl介质中对Q235钢都具有良好的缓蚀性能,且用量少;较高温度(50～80℃)下的缓蚀效率达90%以上,其缓蚀能力大小顺序为CABI>BABI>SABI,均属于阴极型缓蚀剂;在Q235钢表面的吸附过程为放热过程,吸附行为服从Langmuir吸附等温式,主要为化学吸附。

日本对调湿材料的研究及应用

在介绍调湿材料调节空气湿度原理的基础上,评述了日本学者关于调湿材料调湿特性好坏的四种观点。着重报道了日本近二十几年来研究开发的四类调湿材料,井对它们的工艺过程、调湿特性和应用概况进行了说明。最后提出了未来调湿材料的研究方向。

H_4GeW_(12)O_(40)对NO_x的吸附脱附性能研究

为实现NOx的高效吸附,制备了Ge为中心原子的锗钨杂多酸H4Ge W12O40(缩写为HGe W),利用红外光谱确认了其杂多酸结构后,研究了HGe W对NOx的吸附与脱附性能。结果表明:所制备的HGe W具有NOx吸附能力,230℃时,HGe W对NOx的吸附去除率达74%,吸附容量为16.5 mg NOx/g;通过对吸附NOx后的HGe W进行红外表征发现,NOx的吸附形式主要为[H+(NO-2,NO+)]以及少量的亚硝酰基(NO·);被HGe W吸附的NOx在降低温度时可通过水蒸气反取代方式实现快速脱附,由于脱附剂水分子及时补充了NOx脱附而产生的空位,无需辅助活化即可实现HGe W的重复使用。

竹制活性炭自水溶液中吸附镧（Ⅲ）离子的研究

以金竹（Ｐｈｙｌｌｏｓｔａｃｈｙｓｓｕｌｐｈｕｒｃａ（Ｃａｒｒ．）Ｒｉｖｉｅｒｅ）为原料，分别在富氧和贫氧条件下，采用化学法研制活性炭，并作吸附澜（Ⅲ）离子试验。发现富氧活性炭对镧（Ⅲ）离子的吸附量明显大于贫氧活性炭，且与溶液的ｐＨ密切相关；提出该活性炭吸附无机镧（Ⅲ）离子主要靠静电力，其吸附量取决于炭表面含氧基团的观点，认为富氧条件下研制活性炭是增大无机离子吸附量的重要方法。

N_（1923）萃淋树脂对钯吸萃性能及机理的研究

Ｎ＿（１９２３）萃淋树脂是胺类萃淋树脂。本文报道了该树脂在酸性体系中对钯的静态分配比。讨论了温度、树脂用量，振摇时间对吸附钯的影响。确定了吸萃物的组成比，并用红外光谱探讨了树脂吸附钯的机理。在此基础上，进行树脂的柱色层试验，结果表明此树脂为萃取色层的新固定相，树脂上吸附的钯可用０．０５０ｍｏｌ／Ｌ硫脲－０．５０ｍｏｌ／ＬＨＣｌ溶液解脱，树脂可再生和重复使用。

阴阳离子表面活性剂复配体系在水溶液中的表面吸附——三氧乙基化十二醇醚磺酸钠与十六烷基三甲基溴化铵体系

本文研究了25℃和40℃下,C12H25(OC2H4)3SO3Na-与C16H33N+(Me)3Br-体系在纯水溶液中的表面活性,计算了其表面层组成。结果表明,对所研究体系其表面层两组分近等摩尔吸附。给出了纯水溶液中按一定比例混合的该体系之Gibbs公式为研究了温度对表面吸附的影响。

采用复合吸附剂和高效吸附床的吸附制冷机性能测试

利用平行流换热器和自制的硅胶/氯化钙复合吸附剂研制了一台小型吸附式制冷样机,并对样机进行了试验测试。测试结果表明:相对于硅胶吸附制冷样机,复合吸附剂吸附制冷样机的COP和制冷功率都有了明显的提高;在热源温度为90℃,冷却水温度为35℃,冷冻水进口温度为16.5℃、出口温度为14.4℃,吸附10min,脱附5 min的运行工况下,在整个循环周期内(15 min),制冷功率为1.03 kW,SCP为128.3 W/kg,COP为0.29;在吸附周期内(10 min),制冷功率为1.54 kW,SCP为192.4 W/kg,样机的能量密度为10.3 kW/m3,平行流换热器的换热系数为472.3 W/(m2.K)。

阴-阳离子改性凹凸棒石对水溶液中双酚A的吸附机制

以阴、阳离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)为改性剂,超声制备了阴-阳离子改性凹凸棒石.采用静态吸附法研究了双酚A在阴-阳离子改性凹凸棒石上的吸附特性以及动力学和热力学过程,并分析了其可能的吸附机理.结果表明:在所研究的配比范围内,阴、阳离子表面活性剂未产生协同增溶作用;双酚A在阴-阳离子改性凹凸棒石上的吸附符合准二级动力学方程,其吸附速率受边界层扩散和颗粒内扩散共同控制;Lang-muir等温吸附方程能较好地描述吸附等温线,表面吸附作用在吸附过程中占主导地位;吸附过程为熵减自发放热过程,以物理吸附为主,表现为氢键力、范德华力、疏水作用力和偶极间作用力等多种作用力的协同作用.

PAN/β-CD复合纳米纤维膜的制备及吸附性能研究

以聚丙烯腈(PAN)和β-环糊精(β-CD)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过静电纺丝制备出不同β-CD含量的PAN/β-CD复合纳米纤维膜。采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、孔径及比表面积测定仪、紫外分光光度计对纳米纤维膜的形貌、结构、比表面积以及吸附性能进行了表征。结果表明:PAN/β-CD复合纳米纤维膜中,β-CD和PAN之间为简单的物理共混,β-CD保留了空腔结构;随着β-CD含量的增加,PAN/β-CD复合纳米纤维膜的直径增加,比表面积减小,对亚甲基蓝的吸附率增加;当β-CD相对PAN质量分数为40%时,PAN/β-CD复合纳米纤维膜的纤维直径粗细均匀,比表面积较小,为9.652 m2/g,对亚甲基蓝的吸附率较大,为97.48%。

石化废水深度处理用于回用的研究进展

为了解决石化厂用水量大,水资源短缺的问题,本文叙述了对石化污水进行深度处理已达到回用标准的方法,主要有:活性炭吸附法、高级氧化法、膜分离法,其它方法如生物回用技术也是有效的方法。经深度处理后的废水可进行回用。

线性变位极谱法研究(ⅩⅨ)——卷积和去卷积吸附可逆波理论

提出线性变位极谱卷积和去卷积吸附可逆波理论,对波形的性质进行了探讨,实验结果与理论相符。