MIL-88B/蒙脱土改性棉纤维素复合气凝胶及其吸附-降解协同去除染料和抗生素

将MIL-88B修饰的蒙脱土(MIL-88B/MMT)引入棉纤维素气凝胶基体中,制备多功能棉纤维素复合气凝胶(MMCCA),通过吸附-降解协同作用,用其有效去除废水中的染料和抗生素。探讨不同pH值、离子强度、染料初始浓度和接触时间下MMCCA对染料和抗生素的吸附性能,分析有过氧化氢(H2O2)条件下,MMCCA对染料和抗生素的降解性能。结果表明:MMCCA对甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MEB)和盐酸四环素(TCH)的最大吸附量分别为138.03、655.66和503.55 mg/g;采用Langmuir吸附等温线模型、Freundlich吸附等温线模型和伪二级动力学模型能够较好地描述MMCCA的吸附过程;H2O2的加入使MMCCA对MO、MEB和TCH的去除率分别由64.97%、69.31%和25.31%显著提高到96.23%、98.61%和86.46%;该MMCCA具有良好的重复使用性。

MIL-88B（V）和MIL-101（V）的合成及其NH3_SCR反应催化性能研究

采用水热法合成出两种新型金属有机骨架化合物MIL-88B（V）和MIL-101（V），通过模拟烟气分析研究其在NH3-scR反应中的催化性能，结果表明，与MIL-101m相比，酸性条件下合成的MIL-88Bm具有更高的结晶度，比表面积和孔体积分别为1332．2m2／g和0．136cmLg-1，280℃时的脱硝效率可以达到70％以上。

MIL-88B(Fe)/海藻酸钠气凝胶的制备及其吸附四环素性能研究

用包覆法成功制备了金属有机骨架材料MIL-88B(Fe)/海藻酸钠复合气凝胶(AG(Mn)-88B-C),并研究了其对典型抗生素四环素的吸附性能。通过对样品进行SEM、XRD、FT-IR和BET等一系列表征,结果表明,AG(Mn)-88B-C气凝胶具有较大的比表面积(30.5m^(2)/g)以及多孔网状结构,相比于未改性的海藻酸钠气凝胶吸附性能提升了30%,吸附容量达53.07mg/g,在吸附过程中表现出良好的稳定性和可回收性,吸附过程符合Langmuir模型。该实验具有创新性、探究性以及综合性特点,为环境工程本科实验课改革提供了参考。

MIL-88(Fe)金属有机骨架高效催化降解废水中RhB

采用MIL-88(Fe)金属有机骨架材料湿法高效催化降解染料废水中罗丹明B。通过FT-IR、XRD和TEM等对MIL-88(Fe)金属有机骨架材料进行了表征,并考察了MIL-88(Fe)金属有机骨架材料催化降解罗丹明B的效果和催化机理。结果表明,在优化条件下,MIL-88(Fe)-H2O2反应体系对100 mg/L罗丹明B的去除率可达99.3%。MIL-88(Fe)金属有机骨架材料有望成为一种高效降解染料废水中有机污染物的类Fenton催化剂。

铬-对苯二甲酸MOF的框架异构:MIL⁃88B(Cr)和MIL⁃101(Cr)

可以通过简单地控制乙酸浓度的方法,在相似的水热合成条件下合成2种同一家族的金属有机框架材料(MOFs):MIL-88B(Cr)和MIL-101(Cr)。在相对较低的乙酸浓度下,可以得到平均粒径为100 nm的MIL-101(Cr),并拥有很高的BET比表面积(3543 m^2·g^-1)。而在相对较高的乙酸浓度下,则可得到另一种具有“呼吸”特性结构的MOF——MIL-88B(Cr)。利用粉末X射线衍射、扫描电镜、N2吸附-脱附分析、热重分析等对它们的结构、形貌、孔隙率等性质做了详细的分析。

双Z型MIL-88A(Fe)/Ag_(3)PO_(4)/AgI光芬顿催化剂对染料的去除

以MIL-88A(Fe)为载体,通过原位沉淀法和离子交换法成功合成双Z型三元复合材料MIL-88A(Fe)/Ag_(3)PO_(4)/AgI(MAI),并将其应用于光芬顿体系中,高效去除染料废水中的罗丹明B(RhB).棒状的MIL-88A(Fe)作为载体,减少了Ag_(3)PO_(4)和AgI颗粒的团聚现象,形成的双Z型异质结减少了电子-空穴对的复合,提高了光催化活性.在催化剂为0.5g/L,初始pH值为3.0,H_(2)O_(2)浓度0.4mmol/L的条件下,20min内100mL的20mg/L的RhB可被完全降解,并且在循环5次使用后仍保持较高的催化性能.此外,自由基捕获实验和电子自旋共振实验表明h^(+),O_(2)^(·-)和HO^(·)是MAI/Vis/H_(2)O_(2)催化体系中的主要活性物质.最后,提出了MAI降解的可能机理.

Fe@Fe3C-C的制备及对双酚A的高效吸附

该研究制备了铁基金属有机骨架MIL-88B(Fe)衍生磁性多孔碳材料Fe@Fe_(3)C-C,并将其用于水中双酚A(BPA)的高效吸附。采用X射线衍射、扫描电镜和比表面积及孔径分析等手段对材料的晶体结构、形貌和比表面积进行表征。结果表明,在高温作用下,MIL-88B(Fe)转化成Fe、Fe_(3)C共掺杂碳材料(Fe@Fe_(3)C-C)。Fe@Fe_(3)C-C呈具有层次的炸裂状薄片结构且表面较为粗糙,比表面积为280.48 m^(2)/g,与MIL-88B(Fe)相比增加了17倍。吸附实验表明,与MIL-88B(Fe)相比,高温煅烧(≥600℃)可以明显提升吸附性能。0.5 g/L的Fe@Fe_(3)C-C在10 min内对10 mg/L的BPA去除率高达95%。材料具有较广的pH值适用范围(pH 2.0~10.0)和较强的抗无机盐离子(100 mmol/L)干扰能力,并能够用于高盐环境下的BPA吸附。拟二级动力学模型符合BPA在Fe@Fe_(3)C-C上的吸附动力学曲线,吸附过程符合Langmuir模型。循环实验表明,Fe@Fe_(3)C-C易于从水体中回收,且具有良好的可再生性能。上述研究结果表明Fe@Fe_(3)C-C对水中BPA的去除具有较大的潜力。通过X射线光电子能谱、Zeta电位等表征探究吸附机理,结果显示Fe@Fe_(3)C-C的主要作用机制为微孔填充、静电作用及π-π作用。

MIL-88B(Fe)固定辣根过氧化物酶去除双酚A

通过溶剂热合成法制备了水稳定性的铁基金属有机骨架材料MIL-88B(Fe),并将辣根过氧化酶(HRP)以共价固定法负载在MIL-88B(Fe)上得到MIL-88B(Fe)/HRP复合材料,并用于降解双酚A(BPA)。通过XRD、FTIR、SEM和TGA等手段对材料进行了表征。结果表明,HRP成功固定在MIL-88B(Fe)表面,没有改变MIL-88B(Fe)的形貌和晶体结构;在添加亲水剂聚乙二醇后,MIL-88B(Fe)/HRP可高效去除BPA,1 h内BPA去除率可达99.2%。分别考察了PEG用量、BPA初始质量浓度、固定化酶投加量等对降解效率的影响。结果表明,在PEG/BPA质量比0.4、pH=7、25℃、BPA初始质量浓度20 mg·L^(−1)、固定化酶投加量为0.06 g·L^(−1)的条件下,3 h内可去除98.4%的BPA。此外,MIL-88B(Fe)/HRP复合材料具有较好的稳定性和可重复使用性,固定化HRP的贮存稳定性、热稳定性均优于游离HRP,循环使用4次后,固定化HRP的残余活性仍高于80%。以上研究结果可为新型酶固定材料的开发及其在废水处理中的应用提供参考。

甲酸刻蚀缺陷MOFs电芬顿高效降解磺胺甲恶唑

采用甲酸刻蚀MIL-88B(Fe)制备了一系列缺陷MOFs并用于催化降解水中磺胺甲恶唑(SMX)为代表的抗生素污染物,通过SEM、XPS、XRD分析手段对材料的形貌和结构进行了表征和分析,考察了pH、电流、SMX初始浓度等因素对SMX去除的影响,探究了SMX催化降解反应的动力学特性以及缺陷MOFs材料的可循环利用性和稳定性,探究了SMX催化降解反应的电流利用效率与能耗,通过自由基淬灭实验推测了SMX催化降解反应发生机理。结果证明,缺陷MOFs材料催化降解SMX性能优于未经刻蚀的MIL-88B(Fe),对于10 mg·L^(-1)SMX,在电流为40 mA、电压为3.5 V、持续通氧气、搅拌的条件下,反应120 min后,5 mmol甲酸刻蚀制得的5A-MIL-88(Fe)对SMX的去除率可达98.72%。以5A-MIL-88(Fe)作为催化剂,协同电芬顿(Fenton)反应构建的处理体系为水中抗生素污染物高效去除提供参考。