Fe(OH)_3吸附法从高钨钼酸钠溶液中分离钨钼的研究

研究了用Fe(OH)3吸附法从高含钨的钼酸钠溶液中分离钨的可能性及技术条件.试验表明,在pH=7.0和Fe(OH)3用量为WO2-4量2～4倍的条件下,每次吸附能分离70%～80%的钨.对WO3/Mo=0.445的物料而言,经一次吸附可使WO3/Mo降为0.17～0.18.试验中开发了一种以HCl+NH4Cl作中和剂将Na2MoO4溶液中和的新方法,采用这种方法可显著提高回收率及分离效果.

Fe(OH)_3胶体对铀的吸附行为

为研究地浸采铀工艺过程中Fe(OH)_3胶体对铀的吸附,利用在无水乙醇中制备的Fe(OH)_3胶体,研究了pH值、初始铀浓度及吸附时间等对Fe(OH)_3胶体吸附铀的影响。采用准一级、复合二级与Elovich动力学模型对数据进行了动力学计算与分析,结果表明Elovich动力学方程更适合描述Fe(OH)_3胶体对铀的吸附行为。采用Freundlich与Langmuir等温吸附方程对实验数据进行了热力学分析和拟合,结果表明Freundlich模型更适合描述Fe(OH)_3胶体对铀的吸附行为。综合两种等温吸附方程,推测Fe(OH)_3胶体对铀的吸附属于不均匀表面的单层物理吸附。根据激光粒度分析与SEM分析结果推测,Fe(OH)_3胶体对铀具有较强的吸附性能,吸附主要是表面吸附。

电泳法测Fe(OH)_3溶胶的ξ电势的误差分析

ξ电势是胶体体系稳定性指标,ξ电势愈大,胶体带电量愈多,胶体愈加稳定,故研究和测定胶体体系的ξ电势具有十分重要的意义.测定胶体的ξ电势都用电动法,电泳法是电动法中之一.此种方法是高等师范院校物理化学实验内容之一.但在所查文献中,用此法测ξ电势均未注明实验条件,或者说均忽视了测定条件和各种影响因素,我们在过去的教学实践中,也由于忽视了这些问题,致使学生的实验结果五花八门,一时竟找不到产生误差的原因.笔者注意到这个问题,实验发现用此法测定胶体的ξ电势受多种因素的影响.本文以Fe(OH)_3溶胶为代表,着重从几个可能引起误差的因素如界面的清晰度,胶体的陈化时间,胶体溶液的浓度、电泳的外加电压(电势梯度)和电泳时间等对测定ξ电势作实验性的探讨,找出产生误差的原因,以改进实验教学.

氨基化磁纳米Fe_3O_4对铅离子的吸附研究

采用水热法制备了一种氨基化磁纳米Fe3O4粒子,并采用X-射线衍射、透射电镜和红外光谱对该材料进行了表征。研究了氨基化磁纳米Fe3O4在不同pH、反应时间、添加量和初始金属离子浓度下对Pb2+的吸附能力。结果表明:在pH 8.5、分析时间为10 min时对Pb2+的吸附率可达90%以上;随着氨基化磁纳米Fe3O4添加量的增加,其对Pb2+的吸附能力也增强;随着Pb2+初始浓度的增加,氨基化磁纳米Fe3O4对Pb2+的吸附率降低。氨基化磁纳米Fe3O4对Pb2+的吸附动力学和热力学分别符合准二级吸附模型和Langmuir等温吸附模型。不同浓度盐酸对保留在氨基化磁纳米Fe3O4上的Pb2+的脱附影响研究结果显示:0.1～2.0 mol.L-1盐酸对氨基化磁纳米Fe3O4材料的脱附率均可达到85%以上,说明该材料具有循环利用的可能。

纳米Fe_3O_4的制备及其辅助吸附重金属离子的特性

采用自制半透膜水解法,以自制生物聚合铁为原料,以NaOH为沉淀剂,制备Fe3O4纳米粒子,并用XRD和TEM等方法对产物进行了表征,研究它对Pb2+,Cu2+及Cr(Ⅵ)的辅助吸附及分离特性.结果表明:Fe3O4纯度较高,平均粒度在15nm左右;利用Fe3O4的大比表面和表面原子配位不足及顺磁性的特点,将其与浮游球衣菌复合,提高了对重金属离子的吸附效果,该复合吸附剂经再生可重复使用;纳米Fe3O4粒子可成为浮游球衣菌的絮凝核心而有助于体系的澄清.

Fe_3O_4@SiO_2复合气凝胶的制备及其对刚果红的吸附

以Fe Cl_3·6H_2O和正硅酸四乙酯为原料,通过溶胶-凝胶法结合醇溶剂热法制备了Fe_3O_4@Si O_2复合气凝胶。采用XRD,FTIR,SEM,EDS等技术对Fe_3O_4@Si O_2的结构进行了表征。考察了Fe_3O_4@Si O_2对刚果红溶液的吸附性能。表征结果显示,Fe_3O_4@Si O_2复合气凝胶是由直径为10~20 nm的近球形颗粒组装而成的具有三维网络结构的纳米材料,比表面积为457.93 m^2/g,平均孔径为10.7 nm。在溶液p H为5、吸附时间为35 min的最佳工艺条件下,采用Fe_3O_4@Si O_2吸附处理质量浓度为10 mg/L的刚果红溶液,刚果红去除率为99.39%,此时溶液中刚果红的质量浓度仅为0.052 mg/L。Fe_3O_4@Si O_2复合气凝胶吸附刚果红后具有较好的解吸和再生能力。

功能化Fe_3O_4对水中亚甲基蓝染料的吸附性能研究

通过共沉淀法制备了磁性Fe_3O_4纳米粒子,并将其表面包覆二氧化硅外壳,制备了性质稳定,脱色性能较好,同时易于固液分离的功能化磁性纳米粒子.以模拟印染废水的脱色为目标,研究了pH、温度、吸附时间等因素对脱色效果的影响.研究结果表明,磁性吸附剂制备成本低,对亚甲基蓝溶液的脱色效率显著.

ZnAl-LDH/Al(OH)_(3)复合材料的制备及其对废水中Pb^(2+)的去除性能

利用共沉淀法,以Zn(NO_(3))_(2)和Al(NO_(3))_(3)为原料成功制备了锌铝复合材料ZnAl-LDH/Al(OH)_(3)(标记为ZAL/AH),采用SEM表征了ZAL/AH的形貌,利用FTIR、XPS和XRD分析了样品的结构及组成。结果表明,所制备的ZAL/AH为片状结构,相组成受投料比的影响。其中,ZAL/AH-1具有高的比表面积,达到82.7 m^(2)·g^(-1)。同时,利用所制备的复合材料ZAL/AH对水中的Pb^(2+)离子进行了吸附实验,ZAL/AH-1对Pb^(2+)的去除率能够达到95%。对吸附结果进行了吸附动力学、Freundlich和Langmuir模型拟合,Langmuir拟合计算得到的最大吸附量为143.3 mg·g^(-1)。

以蛋清为成孔剂制备Fe_3O_4及其对亚甲基蓝的吸附性能

以蛋清为成孔剂通过溶胶-凝胶法制备具有大孔结构的磁性Fe3O4吸附材料。研究蛋清的加入量对Fe3O4的结构、孔径、形貌和吸附性质的影响。结果表明:蛋清的加入能够辅助形成孔结构,不同的加入量对孔结构影响较大。在0.5 mmol/L Fe2(SO4)3与0.5 mmol/L FeSO4混合溶液中加入40 mL蛋清的条件下制备的Fe3O4具有孔结构。由于均匀的孔径结构既能提供更多的吸附位点,也能为吸附质提供有效的通道,所以40 mL蛋清条件下制备的样品具有最高的饱和吸附容量(32.51 mg/g)。样品在pH=10.5下吸附性能最佳。通过动力学和热力学数据计算拟合发现,样品的吸附过程符合准二级动力学模型以及Freundiich吸附等温式。

Fe3O4@MnO2复合纳米材料的制备及其对染料刚果红的吸附研究

采用熔剂热法制备Fe3O4纳米微球,再通过金属氧化物沉积法,在Fe3O4微球表面沉积MnO2,从而制备Fe3O4@MnO2复合纳米材料,并通过SEM、EDS、FT-IR、XRD等技术手段表征,研究其对刚果红的吸附性能。分别考察了溶液初始pH、吸附剂的用量和吸附时间等因素对刚果红吸附的影响,并探究最优条件。在优化条件下测定Fe3O4@MnO2复合纳米材料对刚果红的最大吸附量,为27.78mg/g。并通过等温Langmuir吸附和Freundlich等温吸附模型进行拟合。实验结果表明,Fe3O4@MnO2复合纳米材料可以作为吸附染料刚果红的一种新型高效吸附剂材料。

针铁矿及其前体吸附亚砷酸根离子的反应及预处理方法的影响

观察了针铁矿及其前体对溶液中亚砷酸根离子的吸附过程和吸附性能。3种吸附剂分别为氢氧化铁凝胶、经微波真空干燥的凝胶和80℃烘干的凝胶,它们均转变成了针铁矿。氢氧化铁凝胶与亚砷酸钠溶液混和后,溶液的pH值在6min内从9.71上升到10.36,原因是亚砷酸根离子置换了针铁矿和氢氧化铁中的氢氧根;40min后开始持续下降,和亚砷酸根离子与吸附剂之间的缩合反应有关。pH值的转折点并不意味着吸附反应的结束,但代表了反应类型的转变。这两种类型的反应受温度和气体溶解组分的影响不大。吸附剂经超声波处理后,改善了其在介质中的分散性,吸附效率因此普遍提高,但也造成了固体微粒难以分离的问题。经真空微波处理的凝胶对砷阴离子的吸附率优于另外两种吸附剂,去除率分别提高了53.18%和17.22%。其主要原因可能是凝胶中的水分子在微波辐射场作用下的高频振动,使其内部在干燥脱水过程中保持了较高的孔隙度;此外,吸附剂的表面活性在微波处理过程中亦有可能得到了改善。

携载阿霉素磁性纳米Fe_3O_4颗粒的制备及逆转多药耐药的实验研究

为了建立一种磁性纳米Fe3O4颗粒携载聚合阿霉素的制备方法,探讨载药纳米颗粒对K562及其耐药株K562/A02的作用,用机械吸附聚合法在4℃、37℃下以不同药球比聚合24、48小时合成载药纳米颗粒,用噻唑蓝比色法检测细胞与载药纳米颗粒悬液孵育48小时后的生存率,并计算细胞抑制率。结果表明:随着磁性纳米Fe3O4颗粒浓度增加,两种细胞抑制率均提高,聚合在4℃、48小时时的细胞抑制率分别高于37℃、24小时的细胞抑制率。结论:磁性纳米Fe3O4颗粒可通过机械吸附法携载阿霉素,聚合具有温度、时间依赖特性;载药纳米颗粒有逆转多药耐药作用。

表面改性Fe_3O_4去除水中酸性红B的研究

采用氢氧化铁沉淀法对商品Fe3O4细粉进行了表面改性,以酸性红B(ARB)为模型化合物研究了改性Fe3O4的吸附性能,并对Fenton氧化法再生吸附饱和的吸附剂进行了初步探索.结果表明,改性后的Fe3O4磁性基本不变,而其比表面积增加到原来的5倍.酸性条件有利于对ARB的吸附,最大吸附容量较改性前增大了近3倍,并且吸附速率快,20min即可达到平衡.对平衡吸附实验数据进行线性拟合,表明它们均能很好地符合Langmuir吸附模型.Fenton试剂可以有效的将被吸附的染料完全氧化,同时再生吸附剂,再生后吸附剂的吸附能力有所提高.因此,经表面改性的Fe3O4具有较好吸附性能、易于用磁分离法回收、并可再生循环使用.

磁性Fe-Ti复合氧化物的制备及其对水中As(Ⅴ)的吸附研究

采用正/反向共沉淀法分别制备了不同铁钛配比的新型纳米复合材料——Fe3O4/TiO2。对以两种方法制备的材料的外观、磁性及对水中As(Ⅴ)的吸附性能进行了比较。结果表明,相同铁钛配比的材料具有类似的外观和磁性,随铁含量降低材料由黑灰色向乳白色转变,磁性随之减弱,当铁物质的量分数≤50%时,材料基本丧失磁性。正向共沉淀法制备的材料吸附性能优于反向共沉淀法,正向n(Fe)∶n(Ti)=9∶1材料的磁性最强,对砷的吸附性能也较好,对起始As(Ⅴ)质量浓度为0.5 mg/L的模拟含砷水,经3 h吸附,As(Ⅴ)的去除率达到90%以上。该材料为介孔结构,比表面积为279.1 m2/g,BJH平均孔径为7.14 nm。模拟吸附剂的自由沉淀与外加磁场的沉淀过程,在20 min内,二者的浊度去除率分别为19.4%和74.4%。

融入探究和思政特色的新胶体电泳实验

本案例以解决传统Fe(OH)_(3)胶体电泳实验中存在的胶体废液浪费、缺乏探究性以及思政育人难融入等局限为出发点,通过发展胶溶法、引入表面带不同电荷AgI胶体制备及其带电性质自主判断环节,守正创新,赋予该实验项目以资源节约、绿色环保、富有探究性等特色。尤其重要的是,本案例通过综合采用任务驱动自主学习、翻转课堂、研讨启发等多种教学模式,将经典基础物理化学实验与提高我国数量巨大但来之不易的钢铁资源的循环利用率和改变学生对胶体带电性质的固有认识有机结合起来,在潜移默化中弘扬/培育了学生“绿色”化学理念、可持续发展责任担当、科学辩证思维素养以及创新精神等。本案例已初步推广应用于本校的胶体电泳实验教学中,教学反响热烈,达到了专业知识、技能传授与课程思政育人相济相长的教学效果;为提升传统实验的专业育人和思政育人效果提供有益借鉴。

磁性纳米吸附剂Fe_3O_4·ZrO(OH)_2的合成及对水中氟和砷的吸附性能

用共沉淀法将ZrOCl2·8H2O包裹在磁性纳米Fe3O4表面,合成了一种针对高浓度含砷含氟废水的高效新型磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2。研究考察了吸附剂对氟和砷的吸附容量、反应平衡时间以及pH对吸附效果的影响。实验表明,磁性纳米Fe3O4·ZrO(OH)2吸附剂对水中F-和As(Ⅲ/Ⅴ)等温吸附模型符合Langmuir和Freundlich模型。对溶液中总氟和总砷的吸附容量分别可达70.42 mg/g和133.33 mg/g。通过拟二级动力学方程可得知吸附过程在20 min左右即可达到平衡。随着pH的不断增加,吸附剂对氟的吸附容量逐渐降低,而对砷的吸附量则是先增加后减少。

两类矿物前体对As(Ⅲ)阴离子吸附机制的实验研究

通过两类矿物前体对A s(Ⅲ)阴离子的吸附反应的实验研究发现:这两类矿物前体在吸附反应过程中pH值均发生了明显变化,它们对A s(Ⅲ)的吸附均属于化学吸附。M g-A l-LDO从环境中获取阴离子以恢复重建LDH的结晶结构,并释放OH-使溶液pH升高;F e(OH)3凝胶改变了A s(Ⅲ)的络合配位数,同时产生H+离子,使溶液pH降低;M g-F e-LDO兼有二者的特点。在室温条件下,M g-A l-LDO和M g-F e-LDO对A s(Ⅲ)的吸附容量分别为83.2×1-0 3和87.45×1-0 3,而F e(OH)3凝胶为204.9×1-0 3。矿物前体对溶液中阴离子污染物的吸附能力大大高于对应的矿物,主要原因是它们的吸附机理不同,前者为化学吸附,而后者以物理吸附为主。

掺杂纳米α-Ni(OH)_2的制备及性能

采用微乳液法合成了掺杂Fe(OH)3的纳米-αNi(OH)2粉体,利用XRD和TEM对样品粉体的结构、形态进行表征。对样品电极进行充放电性能和循环伏安特性测试。结果发现:所合成的样品粉体结构稳定,循环可逆性好。样品电极以10 mA/cm2恒电流充电4 h,以0.1C放电,终止电压为1.0 V时,工作电压平稳于1.232 V,首次放电比容量达364 mAh/g。

具有资源循环利用和开放探究特色的新型胶体电泳实验

鉴于传统Fe(OH)_(3)胶体电泳实验存在胶体浪费、渗析耗时、缺乏探究性等局限,故做如下改进:1)以Fe(OH)_(3)废液为原料,利用胶溶法将其再生,实现循环利用;2)改进渗析工艺,提高胶体纯化效率;3)引入AgI胶体探究环节,增强创新性与趣味性;4)引入纸片电泳,科教融合,培养学以致用的意识。经反复验证,上述方案行之有效,并已在本校推广,教学反响热烈。