β-二氧化锰纳米纤维用作Pb(Ⅱ)全固态离子选择性电极转导层的性能研究

本研究通过在还原氧化石墨烯(rGO)上原位生长的β-二氧化锰纳米纤维(β-MnO_(2)NF),合成了一种兼具强疏水性和高界面电容的β-MnO_(2) NF/rGO纳米材料。开发出了一种基于β-MnO_(2) NF/rGO的敏感检测Pb(Ⅱ)的固态离子选择性电极传感器。同时,考虑到转导层如何对离子选择性系数产生作用仍然未知,研究人员利用数值模拟构建了一个耦合了转导层的转导层-膜-溶液界面模型,其考虑了膜-转导层这一界面,构建了一个两界面三相的浓度梯度模型,并据此给出了相应的电位显示,同时还根据其模拟结果计算了相对应的离子选择性系数。

掺杂CoFe_(2)O_(4)膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的吸附性能

为解决膨胀石墨吸附后回收难的问题,采用柠檬酸基的溶胶-凝胶法将CoFe_(2)O_(4)粒子负载到膨胀石墨中,制备磁性膨胀石墨。利用扫描电子显微镜(SEM)和磁滞回线对样品的微观形貌和磁性能进行表征,研究了膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附性能的影响因素,包括吸附时间、Pb(Ⅱ)初始质量浓度、吸附剂用量和pH值等,并采用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附行为及机理进行了分析。结果表明,膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别为95.6、69.8 mg/g,吸附动力学符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。掺杂CoFe_(2)O_(4)粒子缩短了膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附平衡所需的时间,并使最佳吸附pH值向更加中性条件迁移。

微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附特征研究

通过氧化-紫外老化的实验室模拟老化法对原始微塑料进行老化,研究原始和老化聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚乳酸(PLA)微塑料在水溶液中对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)的吸附特征。SEM、BET、XRD、XPS和FTIR结果表明,氧化-紫外老化法增加微塑料表面粗糙度、孔隙体积和含氧官能团。动力学和等温线吸附实验结果表明,原始微塑料和老化微塑料对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附分别以单层的物理吸附和多层的化学吸附为主。微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力和吸附特点与微塑料种类有关。可生物降解微塑料PLA对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)均表现出较强的吸附能力。

改性纳米零价铁对Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)的吸附性能与机制研究

针对镉[Cd(Ⅱ)]、铬[Cr(Ⅵ)]和铅[Pb(Ⅱ)]的重金属复合废水处理问题,以生物炭(BC)和膨润土(BE)改性纳米零价铁(nZVI),得到BC-BE-nZVI复合材料,通过吸附实验探究了该材料对重金属的吸附特性,并利用吸附动力学方程、等温吸附方程拟合、XRD和XPS分析,揭示了BC-BE-nZVI对单一和复合重金属体系的吸附机制。结果表明,BC-BE-nZVI对重金属的去除作用最强,Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)去除率分别可达96.43%,97.70%和95.69%,并且能够适应pH范围较广的重金属废水;准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程更适合描述BC-BE-nZVI的吸附过程;复合重金属体系下,BC-BE-nZVI的吸附过程更适用于Freundlich等温吸附方程,且竞争吸附能力Cd(Ⅱ)>Cr(Ⅵ);单一重金属体系下,Cd(Ⅱ)去除机制主要包括吸附沉淀,Cr(Ⅵ)的去除主要为还原和吸附,Pb(Ⅱ)主要为吸附沉淀;而复合重金属体系下吸附机理主要为沉淀和络合作用。

改性球状纤维素基复合材料的制备及对Pb(Ⅱ)的吸附探究

本文以纯化后的蔗渣纤维素(SBC)和不溶性腐植酸(IHA)为基材,通过添加海泡石(SEP)来提升复合材料的热学性能,以碳酸钙为制孔剂,使用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和戊二酸酐对复合微球进行改性,引入羧基基团,成功制备了一种新型吸附材料SIS-COOH,并将其用于水体中Pb(Ⅱ)的去除。通过SEM、BET、FTIR、TGA等手段对SIS-COOH进行了表征,探究了其形貌和结构特性。采用静态吸附法,系统研究了影响SIS-COOH吸附性能的因素,包括溶液的pH值、SIS-COOH的投放量、Pb(Ⅱ)的初始浓度以及温度等。实验结果表明,在pH=5、SIS-COOH投放量为5g·L^(-1)、Pb(Ⅱ)的初始浓度为1500mg·L^(-1)的条件下,SIS-COOH的吸附容量达到最佳,且吸附过程在120min内即可达到平衡状态。再生实验证实,SIS-COOH具有出色的再生性能,经历5次循环实验后,其吸附容量仍维持在90%以上。

来安花红果渣纤维制备及其Pb(Ⅱ)吸附特性

为探讨花红果渣纤维的理化功能性质,文中分别采用水、1.25 g/100 mL盐酸和1.25 g/100 mL氢氧化钠溶液从中分别提取得到WF、AF和AKF等3种纤维样品。在对原料及纤维样品主要理化功能性质分析基础上,对其Pb(Ⅱ)吸附性质和机理进行了分析比较。结果显示,来安花红原果渣中含有27.64 g/100 g的粗纤维,所得WF、AF和AKF中粗纤维含量分别为48.60、54.14和64.72 g/100 g。Pb(Ⅱ)吸附实验结果显示,三种果渣纤维具有相似的吸附性质,在1~4μg/mL范围内,随Pb(Ⅱ)初始质量浓度增加,平衡吸附量和吸附速率均显著增加(P≤0.05)。初始质量浓度为4μg/mL时,AKF平衡吸附量和吸附速率最高,分别为394.86μg/g和33.18μg/min,其次是AF,WF最低。吸附动力学和热力学研究结果显示,三种果渣纤维对Pb(Ⅱ)的吸附过程更符合准二级动力学模型,吸附方式以化学吸附为主,吸附过程为放热反应,适当低温有利吸附进行。结果表明,花红果渣纤维具有良好的吸水、吸油特性,对水溶液中Pb(Ⅱ)具有较强的吸附能力,在功能性食品添加剂和水处理领域有很好的应用前景。

镁改性水稻秸秆生物炭对酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附研究

为提高水稻秸秆生物炭对酸性矿山废水中重金属的去除能力,采用浸渍-热解法制备镁改性水稻秸秆生物炭(MBC)。通过批量吸附试验探究浸渍比、溶液pH、吸附时间及重金属离子初始浓度对MBC去除酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的影响,并采用表征技术对吸附前后MBC的特征进行表征分析和探究潜在的吸附机理。结果表明,浸渍-热解法制备的MBC拥有更发达的孔隙结构。吸附试验表明,在浸渍比和溶液pH分别为2∶1和5.0时,MBC对10 mg/L的Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除达到最佳值,分别为93.58%和97.95%。此外,MBC去除Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的过程符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。根据Langmuir模型,MBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)最大的吸附量分别为90.45 mg/g和138.50 mg/g。FTIR和XRD分析结果表明,MBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除机理包含络合、共沉淀、离子交换及静电作用。五次再生后,MBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除率分别为75.62%和80.16%,以上结果说明,MBC在处理含Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)酸性矿山废水方面具有很大的潜力。

3-氨丙基三乙氧基硅烷改性蛭石的制备及其对Pb(Ⅱ)的选择性吸附研究

以天然蛭石(Verm)为原料,通过无机酸改性和有机改性制备出3-氨丙基三乙氧基硅烷改性蛭石(APTES-Verm)。采用傅里叶变换红外光谱仪、热分析仪、场发射扫描电子显微镜、多分子层吸附模型等多种表征手段分析了Verm、酸改性蛭石(a-Verm)和APTES-Verm这3种吸附材料的结构和物理化学性质,并研究了APTESVerm对环境水体中4种常见的重金属污染物———Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)离子的吸附性能。结果表明:用无机酸处理后,得到了比表面积增大、表面富含反应性硅羟基(Si—OH)的a-Verm;a-Verm经过进一步的有机改性后,在Si—OH基团的桥梁作用下,接枝上APTES,相应引入了大量对重金属离子具有吸附作用的—NH2基团。制备的APTES-Verm对Pb(Ⅱ)离子的吸附具有明显的选择性,吸附量达到210.865mg/g。

赤泥-海藻酸钠水凝胶对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能

以赤泥和海藻酸钠为原料,采用交联反应的方法制备赤泥-海藻酸钠水凝胶(RMSA)。通过批量实验考察溶液初始pH、吸附温度、吸附时间、初始浓度以及多元重金属体系对RMSA吸附Pb(Ⅱ)效果的影响,并结合XRD、FTIR和SEM-EDS表征分析,研究其对Pb(Ⅱ)的吸附特性。实验结果表明,拟二级动力学吸附模型和Langmuir吸附等温模型能够更好地描述RMSA对Pb(Ⅱ)的吸附过程,该吸附过程属于单分子层化学吸附。在pH=6,温度为25℃,吸附时间为900 min,Pb(Ⅱ)初始浓度为30~900 mg/L的最佳条件下,RMSA对Pb(Ⅱ)的最大理论吸附量为454.54 mg/g。RMSA在多元重金属体系吸附实验中对Pb(Ⅱ)的吸附更具选择性。分析表明,离子交换是RMSA吸附Pb(Ⅱ)的主要机理。此外,RMSA经过5次循环实验仍能保持较高的吸附性能,在经济适用性方面具有较好的应用前景。

一种有效吸附Pb(Ⅱ)的Zr基金属有机凝胶的合成

以合成的4,4,4-三甲酸三苯胺(H3TCA)为主配体,通过溶剂热法合成了一种超分子无定型的锆基金属有机凝胶(Zr-MOG)。并通过一种简单的恒定时间控制晶化方法,使UIO-66(即Zr-MOF)凝胶化合成非晶态的Zr-MOG。结果表明,所制备的Zr-MOG拥有凝胶软材料的多层结构和非晶聚合物网络,对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附能力。此外,以冰醋酸为晶化促进剂,成功地实现了晶态MOF和高分散非晶态MOG的转化。

壳聚糖-果胶凝胶珠吸附剂的改性及其去除藻蓝蛋白中Pb(Ⅱ)的应用

壳聚糖-果胶凝胶珠(Chitosan-pectin gel beads,CPB)吸附去除食品中重金属具有较高的潜力,为提高其稳定性、再生利用性及吸附能力,本文采用明胶(Gel)和羧甲基纤维素钠(CMC)对CPB进行改性,利用扫描电镜(SEM)、比表面积与孔隙度分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、Zeta电位仪、X射线光电子能谱(XPS)及等技术表征其结构特性,优化吸附解析条件,并评估其对藻蓝蛋白中Pb(Ⅱ)的实际去除效果。结果显示,与CPB和Gel-CPB相比,CMC改性的CPB(CMC-CPB)热稳定性高、表面粗糙多孔、比表面积大(20.28±1.35 m^(2)/g)及Zeta电位低,对金属离子吸附能力强,且解析再生利用率高。FTIR图谱分析显示改性前后CPB官能团结构未发生明显变化,其主要结构官能团为羧基、羟基和氨基。TG分析表明改性前后的CMC-CPB的热稳定性显著高于CPB和Gel-CPB(P<0.05)。XPS光谱分析表明三种吸附剂成功吸附了Pb(Ⅱ),其中CMC-CPB对Pb(Ⅱ)的吸收峰最强。三种吸附剂(CPB、Gel-CPB和CMC-CPB)去除Pb(Ⅱ)的最佳pH和温度分别为6.0和60℃,对Pb(Ⅱ)的吸附过程均符合Langmuir吸附等温模型(R^(2)=0.9543~0.9811)和准二级动力学模型(R^(2)=0.9963~0.9991),该吸附属于单分子层化学吸附,即-COO、-OH、-CO-NH与Pb(Ⅱ)之间的络合作用。根据Langmuir模型曲线评估,CMC-CPB对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量q_(max)为69.37 mg/g,显著高于Gel-CPB和CPB(P<0.05)。综合在藻蓝蛋白中的应用效果,CMC-CPB低成本高效安全地去除藻类和藻蓝蛋白食品中Pb(Ⅱ)具有更广阔的前景。

向日葵秸秆对U(VI)和Pb(Ⅱ)的选择吸附性能及机理研究

以含有单一的U(VI)、Pb(Ⅱ)溶液以及U(VI)和Pb(Ⅱ)混合溶液为吸附质,系统探讨了pH值、吸附剂量、吸附时间和初始离子浓度对向日葵秸秆吸附效果的影响。采用准一级动力学方程、准二级动力学方程、粒内扩散模型、Langmuir和Freundlich等温吸附方程对实验数据进行拟合,从分配系数和分离因子角度对吸附选择性进行分析,并对吸附机理进行探讨。结果表明:吸附20 mg/L的U(VI)-Pb(Ⅱ)溶液的最佳pH值为4.0、吸附剂量为2.0 g/L、吸附时间为720 min,U(VI)和Pb(Ⅱ)的去除率分别为77.55%、87.44%;U(VI)和Pb(Ⅱ)的吸附动力学在单离子和复配体系下均符合准二级动力学模型;吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型,单离子最大吸附量分别为327.0和67.59 mg/g,且当U(VI)高于200 mg/L时Pb(Ⅱ)的吸附过程也能用Freundlich模型描述。当离子初始浓度较低时向日葵秸秆对Pb(Ⅱ)具有更高的吸附选择性,而较高时则相反。向日葵秸秆吸附前后的SEM、EDX和FT-IR图谱表明,吸附U(VI)和Pb(Ⅱ)的主要方式为络合和离子交换。

功能化有序介孔碳对重金属离子Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的选择性吸附行为

以三嵌段共聚物F127为模板剂,酚醛树脂为碳源,正硅酸乙酯为硅源,三组分共组装合成介孔碳-氧化硅纳米复合物,再经HF去除氧化硅,得到有序介孔碳(OMC).X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、低温N2吸脱附(BET)等测试表明,所得样品具有高度有序的介孔结构,比表面积和孔容分别为1330m2·g-1和2.13cm3·g-1,平均孔径6.4nm.对其先氧化、后氯化、再胺化,得到不同胺基接枝量的胺化介孔碳(C-NH2(m),m为加入的乙二胺的质量(g)).傅里叶变换红外(FT-IR)光谱表征结果证实,胺基官能团成功接枝到有序介孔碳表面.TEM测试表明介孔碳的有序孔道结构得到了较好的保持.以有序介孔碳、胺化介孔碳作吸附剂对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)进行选择性吸附研究.结果表明:功能化修饰前,样品对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)饱和吸附量分别为213.33、241.55mg·g-1;修饰后饱和吸附量可分别达到495.05、68.21mg·g-1.功能化介孔碳表现了较强的选择性吸附Cu(Ⅱ)的能力.

铅离子印迹聚合物对Pb^(2+)的选择性吸附研究

针对日益严重的水体重金属污染及工业废水处理问题,利用一种由1,12-十二烷-O,O′-二苯基磷酸(DDDPA)和4-乙烯基吡啶作为双功能单体得到新型铅离子印迹聚合物微球,对其吸附及识别性能展开研究,结果表明,铅离子印迹聚合物微球对水中Pb2+有着良好的吸附性能,当溶液pH>5时,就能保持很高的吸附效率.选择性吸附试验研究发现,当共存金属阳离子为Zn2+,Co2+,Ni 2+时,铅离子印迹聚合物微球对目标Pb2+的选择性较好,试验条件下的选择吸附系数分别为86.6,53.0和46.5;铅离子印迹聚合物对Cr3+和Cu2+具有一定的吸附能力,试验条件下的选择吸附系数分别为20.8和9.5.对铅离子印迹聚合物微球的洗脱试验结果表明,洗脱含微量Pb2+的吸附剂时使用低浓度的HNO3就能达到100%脱附.经HNO3脱附后的吸附剂对水中Pb2+的单位饱和吸附量仍然可达90.9mg·g-1,为吸附剂的重复使用提供了依据.

马家柚柚皮果胶的提取及其吸附Pb(Ⅱ)性能研究

以江西特色马家柚柚皮为原料,采用水提法、盐酸法和柠檬酸法分别提取马家柚柚皮中的果胶,分析果胶的理化性质,并探究不同果胶对Pb(Ⅱ)的吸附性能及吸附机理,明确初始pH值、初始离子浓度、吸附时间等因素对Pb(Ⅱ)吸附率的影响。结果显示,柠檬酸法提果胶(CEP)的提取率最高为28.62%,其次是盐酸法(HEP,12.68%)和水提法(WEP,12.13%)。此外,CEP的酯化度(58.20%)和分子质量(598.40 ku)显著低于WEP和HEP(P<0.05),表明CEP具有较多的羧基和较高的溶解性。3种提取方法得到的果胶吸附Pb(Ⅱ)的最佳pH值为5.0,并在吸附120 min后达到平衡。此外,CEP对Pb(Ⅱ)的吸附率显著高于WEP和HEP。3种提取方法得到的果胶吸附等温线均符合Langmuir单层吸附模型,其吸附动力学均符合拟一级动力学模型,对Pb(Ⅱ)的吸附是物理和化学吸附共同作用的结果。结论:果胶的理化特性及其对Pb(Ⅱ)的吸附能力与提取方法密切相关,其中CEP对Pb(Ⅱ)具有较高的吸附率,可作为低成本、高效、天然环保型的Pb(Ⅱ)吸附剂。

基于巯基功能化介孔硅的Pb^(2+)选择性吸附剂

介孔二氧化硅由于具有较大的比表面积,因而是一种良好的吸附剂。为了实现介孔硅对水溶液中金属离子的选择性吸附,采用后接枝法将巯丙基三甲氧基硅烷引入二氧化硅网络中,合成了巯丙基功能化的MCM-41介孔硅。小角度XRD谱图表明,经过功能化后介孔硅基本保持了其原有的结构;FTIR结果显示,巯基被共价键合到了介孔硅基体上。实验结果表明,所制备的功能化材料可以选择性吸附水溶液中的Pb2+。考察了吸附时间、pH值、Pb2+初始浓度等因素对Pb2+吸附的影响,在吸附平衡时间为4 h、pH=6.0的最佳实验条件下,巯基功能化介孔硅吸附剂对Pb2+的最大吸附量为130 mg/g。吸附剂对Pb2+的选择性吸附遵从Freundlich模型。

磷石膏基有机吸附剂的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附试验研究

研究了用聚丙烯酸(PAA)改性磷石膏(PG)制备新型复合吸附剂PG/PAA,并用于吸附去除废水中的Pb(Ⅱ)。利用SEM、BET、FT-IR表征了PG/PAA的结构和性能。结果表明:改性后磷石膏基吸附剂表面形貌由光滑变得粗糙,比表面积和孔容减小,官能团也有所改变;在溶液pH=5.0、PG/PAA用量1 g/L、初始Pb(Ⅱ)质量浓度50 mg/L、吸附时间30 min条件下,PG/PAA对Pb(Ⅱ)的吸附量达49.34 mg/g;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,吸附过程自发放热;PG/PAA吸附Pb(Ⅱ)的机制包括螯合、配位作用和离子交换。

聚丙烯酸钠水凝胶改性岩土材料对Pb(Ⅱ)的吸附影响研究

岩土材料膨润土广泛用于垃圾填埋场的各种防渗系统,经常暴露在强酸性和高浓度重金属的渗滤液中。膨润土无法抵抗阳离子Pb破坏,并在渗透过程中同时吸附液体中的有害物质。为有效提高岩土材料膨润土的吸附能力,以膨润土、丙烯酸和丙烯酰胺为原料,通过氢键、聚合合成聚丙烯酸钠水凝胶。研究结果表明,膨润土水凝胶在短接触时间60 min内,以小剂量1 g/L的水凝胶对高质量浓度125 mg/L Pb(Ⅱ)溶液的有效吸附率高达99%。且Pb(Ⅱ)与水凝胶之间存在均匀的物理化学吸附,吸附量受水凝胶上吸附位点数量的控制。聚丙烯酸钠水凝胶与膨润土结合是一种理想的防渗材料,具有低渗透性、耐化学性和对重金属的高吸附性。

PTZ树脂对Pd(Ⅱ)的吸附选择性及吸附机理的研究

测定了 PTZ树脂在盐酸介质中对 Pd( )的吸附容量 ,考察了盐酸浓度及温度等因素对吸附性能的影响 ,研究了该树脂的吸附选择性及对 Pd( )的吸附机理。

FAL-SA木质素基复合凝胶的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能

通过海藻酸钠(SA)与FAL粉体原位包埋制备FAL-SA,然后将其用于去除水中的Pb(Ⅱ)。结果表明:FAL-SA拥有丰富的官能团并且力学性能稳定性良好,有利于从水中分离。通过响应面法结合中心复合设计优化了FAL-SA对Pb(Ⅱ)的吸附。当FAL-SA投加剂量为3.0 g/L、吸附时间为120 min和溶液pH值为4.0时,Pb(Ⅱ)去除率为99.6%。在此条件下得到验证实验中的Pb(Ⅱ)去除率为96.8%,证明优化模型可靠。FAL-SA携带的—OH、—COO—、—NH、—NH_(2)和—CSS—基团负责Pb(Ⅱ)的吸收。离子交换、表面络合和静电吸引对吸附过程有贡献。FAL-SA有望作为清除水溶液中Pb(Ⅱ)的替代清除剂。