原位生成纳米MnO_(2)胶体对Mn^(2+)的吸附机理实验研究

该文用Mn^(2+)离子与KMnO4溶液反应,得到原位生成纳米MnO_(2)胶体,用该胶体颗粒对水中Mn^(2+)离子进行吸附。对原位生成MnO_(2)胶体采用光学显微镜、能谱分析、傅立叶变换红外光谱、粒度和Zeta电位分析仪进行表征,探究了原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附机理,考察了原位生成MnO_(2)胶体浓度、吸附温度、吸附时间以及pH对原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附容量的影响。结果表明,原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附符合Freundlich吸附模型(R^(2)>0.97),说明发生了多层次吸附,最佳吸附时间为30 min,符合伪二级动力学方程(R^(2)>0.98);低浓度原位生成的MnO_(2)胶体吸附容量相较于高浓度更大,1 mg/L原位生成的MnO_(2)胶体在25℃下吸附容量能达到2 022.19 mg/g;低温有利于原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的物理吸附,高温有利于其表面羟基与Mn^(2+)离子络合;pH=8.03时原位生成的Mn O_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附容量约为p H=4.56时的4倍且表面Mn-OH和羟基增多,45 mg/L的MnO_(2)胶体吸附容量达到1 647.13 mg/g;pH=4.56和pH=8.03条件下原位生成的MnO_(2)胶体吸附Mn^(2+)离子后Zeta电势值分别为-12.6、-1.10 m V,原位生成纳米MnO_(2)胶体对水中Mn^(2+)离子的吸附实际上是物理吸附、静电吸引、表面配位的共同作用。

纳米MnO_(2)炭基复合材料的制备及吸附去除水中La(Ⅲ)离子性能研究

稀土是一种珍贵的战略资源,但其开发冶炼过程会产生大量废水并造成严重的环境污染,因此如何高效吸附去除废水中稀土离子被大量研究。通过共沉淀法将纳米MnO_(2)负载至生物炭(Biochar, BC)表面,得到纳米MnO_(2)炭基复合材料(Nano-MnO_(2)Carbon Matrix Composites, MBC),并用于吸附去除废水中的La(Ⅲ)离子。研究通过表征分析材料的物理和化学结构变化,考察了应用环境条件对MBC吸附La(Ⅲ)离子性能的影响,在308 K、pH=6.0条件下,0.55 g/L MBC对20 mg/L La(Ⅲ)离子模拟废水进行吸附处理,24 h后吸附效率达到95.65%。吸附动力学、等温线和热力学研究显示,MBC对La(Ⅲ)离子的吸附过程符合拟一级动力学模型和Langmuir模型,为单分子层吸附,最大吸附质量比可达43.49 mg/g;通过D-R模型计算的Es为23.12 kJ/mol,表明吸附过程偏向于化学吸附,且是自发的吸热过程。MBC经5次循环后,吸附性能仍达到初始吸附质量比的79.18%,MBC作为炭基吸附剂用于吸附水中的La(Ⅲ)离子,展现出一定的应用前景。

纳米SiO_(2)粒子表面接枝共聚合物微球的制备及其吸附Cu^(2+)性能

采用KH570对纳米SiO_(2)进行改性,将其作为Pickering乳液的稳定剂;利用反相(Pickering)乳液聚合法制备SiO_(2)@丙烯酰胺(AM)-丙烯酸(AA)共聚物复合微球,并对改性前后纳米SiO_(2)以及复合微球的结构、形貌及质量损失进行了表征;探究pH值、温度和单体比例对复合微球吸附Cu^(2+)效果影响,并对吸附过程进行动力学和吸附等温线拟合。结果表明,改性后的纳米SiO_(2)亲油性增强,提高稳定乳液的能力;Cu^(2+)吸附实验表明,复合微球吸附的最佳pH值为6,且吸附量随着AA用量增加而增大;复合微球吸附Cu^(2+)的过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。

CO_(2)响应磁性纳米粒子对阴离子染料可逆吸附

通过在磁性四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))纳米粒子表面包覆一层二氧化硅(SiO_(2)),然后通过聚合的方法在SiO_(2)表面聚合甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯(DEA),得到CO_(2)响应型磁性纳米粒子(Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDEA).采用红外光谱仪(IR)对其组成进行了表征,通过透射电子显微镜(TEM)观察了纳米粒子的微观形貌,并将纳米粒子应用于染料的吸附.结果表明:Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDEA不仅具有核-壳结构,还在表面形成一层聚合物链.纳米粒子还表现出磁响应性和CO_(2)刺激的可逆分散性.在CO_(2)的刺激下,纳米粒子能够快速吸附阴离子型染料皂黄(MY)、诱惑红(ARAC)、新胭脂红(NC),其中对MY最大吸附量高达595 mg/g.此外,通过染料释放,在CO_(2)刺激下纳米粒子可以多次循环使用.

Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片高效率去除废水中重金属的研究

通过刻蚀剥离法制备了Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片,探究了其对废水中重金属离子的吸附特性。通过SEM、XRD、AFM、FT-IR、Raman对Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片的形貌和结构进行了表征,通过ICP-MS对处理前后水体中重金属离子的含量进行了测试。结果表明剥离的Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片表面含有结构缺陷和羟基,当水体中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)初始浓度为50 mg/L时,47.5 mg Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对其的去除效率高达90%以上,尤其是对Pb(Ⅱ)的去除效率达到了98.81%,吸附性能远高于大孔树脂、硅藻土和活性炭等常见吸附试剂。在Na(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)4种离子共存溶液中,Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对于Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的去除依然可以达到92%以上。通过动力学和吸附等温拟合,Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片对Pb(Ⅱ)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir等温模型,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量和最低检出限分别为81.7 mg/g和0.0094 mg/L。Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对重金属离子的吸附特性在化学工业、食品加工的废水处理中具有良好的应用前景。

SnO_2吸附纳米ZrO_2粉料制备及对BTS微波陶瓷改性的研究

以SnO_2和ZrOCl_2?8H_2O为原料,用均相共沉淀法制备SnO_2吸附纳米ZrO_2(ZrO_2/SnO_2)粉料;再以ZrO_2/SnO_2、BaCO_3、TiO_2和Sm_2O_3为原料,用固相法制作BaSm_2Ti_4O_(12)(BTS)陶瓷。SEM和EDS分析表明,制备的粉料是SnO2吸附纳米ZrO_2,ZrO_2粒径约为25 nm。BTS陶瓷XRD和SEM测试证明,主晶相是BaSm_2Ti_4O_(12),属钨青铜型结构;改性后陶瓷晶粒发育良好,分布均匀,气孔少,添加ZrO_2/SnO_2粉料能促进烧结、降低烧结温度。陶瓷介电性能测量表明,添加ZrO_2/SnO_2粉料能改善微波介电性能。当添加1wt.%ZrO_2/SnO_2粉料和1220℃烧结温度时,获得了εr为70,τf为-3.3×10^(-6)/℃,Q值为1890(3GHz)的微波陶瓷。

树枝状PVDF纳米纤维膜负载TiO_(2)吸附-光催化降解染料废水

通过添加有机支化盐四丁基氯化铵水合物,采用静电纺丝技术制备了以树枝状聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜为载体的二氧化钛(TiO_(2))光催化剂,对其表面形貌及结构进行了表征分析,并以罗丹明B为目标污染物,考察了其对染料废水的吸附和光催化降解性能。结果表明,树枝状PVDF纳米纤维膜由直径为310 nm的主干纤维和直径为5~100 nm的分支纤维构成,TiO_(2)能够均匀分布于主干和分支纤维表面。与常规PVDF纳米纤维膜负载TiO_(2)光催化剂相比,这种树枝状纳米纤维膜显示出更高的亲水性和比表面积,使其在室温下对水中罗丹明B的平衡吸附量提升了5.4倍;同时该材料也显示出更优异的光催化性能,在紫外光和可见光下对染料的降解速率常数分别提升了1.0倍、2.3倍。

纳米羟基磷灰石绿色合成及其对Cd^(2+)的吸附

以黑曲霉发酵液为基质实现了温和条件下纳米吸附剂羟基磷灰石(bHAP)的绿色合成。利用SEM-EDS、XRD、FTIR、TG-DTA等手段对bHAP进行表征分析,并考察其对水中Cd^(2+)的吸附行为和机理。实验结果表明:黑曲霉发酵液辅助合成的bHAP呈圆形片状结构,分散性良好,颗粒尺寸小于200 nm,且含丰富的生物官能团。静态吸附实验证实,在pH=7、初始质量浓度为50 mg/L的Cd^(2+)溶液中投加0.5 g/L的bHAP,吸附8 h后bHAP对Cd^(2+)的饱和吸附容量达93.81 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Tempkin吸附等温模型。机理分析表明,黑曲霉辅助合成的bHAP对Cd^(2+)的吸附去除是离子交换和表面络合共同作用的结果。

改性共沉淀法纳米CoFe_(2)O_(4)的制备及其吸附性能

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性共沉淀法制备了纳米磁性CoFe_(2)O_(4)材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和粒度及电位分析仪等对材料进行了表征,探讨了CTAB加入量对材料形貌、晶型及吸附性能的影响。结果表明,CTAB的加入使得材料粒径变小,对孔雀石绿的吸附性能明显提高,且其具有良好的重复使用性和磁性可回收性。通过吸附热力学、动力学研究表明,制备材料对孔雀石绿的吸附过程符合Freundlich模型和伪二阶动力学模型,吸附过程自发进行且放热降温有利于吸附反应进行。

硫代氨基功能化粉煤灰空心微珠@碳纳米管吸附Cu^(2+)研究

碳纳米管作为一维纳米材料,具有高比表面积和结构可控等优点,被广泛应用于吸附领域,同时也因存在疏水性强、表面惰性以及选择性吸附能力差等不足而限制了其在重金属吸附领域的应用。以燃煤废料粉煤灰空心微珠为原料,制备了一种具有高缺陷密度的空心微珠@碳纳米管材料,并通过羧基化、酰氯化在其表面接枝了硫代氨基官能团,将其用于吸附水溶液中的Cu^(2+),结果表明:粉煤灰空心微珠@碳纳米管表面成功引入了羧基、羟基、氨基等官能团,表面Zeta电位降低;吸附容量与吸附过程中的反应温度、初始pH、初始质量浓度呈正相关;在120 min时吸附达到平衡,平衡时复合材料对Cu^(2+)的吸附容量为34.0 mg/g;吸附过程符合Freundlich吸附等温线模型,与准二级动力学模型拟合度高,吸附过程为自发的吸热反应;吸附机理包括离子交换、静电相互作用和表面络合作用。该研究成果可为粉煤灰的高值化利用和水溶液中Cu^(2+)的吸附研究提供参考。

高稳定性介孔MgO-ZrO2纳米复合物对CO2吸附性能研究

用溶胶-凝胶法制备了介孔MgO-ZrO2纳米复合物,并通过XRD、氮吸附和CO2-TPD等手段表征了材料的结构特征和表面性质。XRD、氮吸附结果表明此纳米复合物具有典型的介孔结构,比表面积达183-212 m^2/g,并且有较好的热稳定性,在700℃以下介孔孔道不会坍塌。另一方面,这种纳米复合物表面具有适中的碱性,其碱性位与基体结合牢固,稳定性好。由于其具有发达的孔隙和适中的碱性,二氧化碳在其表面的吸附量达1.6 mmol/g,且经数次循环后材料的吸附性能无明显下降。

NO_x在担载CeO_2的纳米ZrO_2上的吸附研究

通过反相微乳液法制备了纳米级高比表面积 Zr O2 粉体材料 ,用 TEM,XRD和氮气吸附 BET比表面积等手段对其进行了表征 ,研究了 Ce(NO3) 3溶液浸渍的 Zr O2 粉体对氮氧化物的吸附活性 .实验结果表明 ,5 % Ce/Zr O2 样品室温时可吸附 NOx 的最大值为 3 4.5 mg;1 0 0℃时为 1 7.5 mg;2 0 0℃时可达 9.5 mg.对比表明 ,同样条件下微乳液法制备的 Zr O2 对 NOx 的最大吸附量是一般沉淀法制备的 Zr O2 样品的 2 .5倍 .纳米级 Zr O2 的特殊孔结构可能是导致微乳液法制备的 Zr O2

ZrO_2纳米粉体的形貌可控合成及其吸附性能研究

利用水热法,以Zr(SO_4)_2·4H_2O为原料,添加Na_2SO_4后合成出花状和棒状形貌可控的纳米ZrO_2纳米粉体。随着SO_4^(2-)浓度升高,t-ZrO_2含量逐渐减少,颗粒微观形貌由三维花状变为二维棒状。利用XRD和SEM研究了Na_2SO_4对ZrO_2粉体相结构、微观形貌和粒径的影响规律。确定了SO_4^(2-)对结构和形貌调控的关键性作用,并提出了可能的成型机理。花状ZrO_2对罗丹明B有良好的吸附性能,吸附容量达到20 mg/g,而棒状ZrO_2的吸附性能一般,仅为4 mg/g。

利用煤焦油中酚类物质Stöber法制备碳纳米球用于CO_(2)吸附

煤焦油的排放和直接利用会造成严重的环境污染,开发高附加值材料的绿色合成方法及应用是煤焦油利用的关键。本文采用Stöber法以间苯二酚和中低温煤焦油为碳源与甲醛聚合制备了多孔碳纳米球CO_(2)吸附剂,通过扫描电子显微镜、N2吸附-脱附测试、傅里叶变换红外吸收光谱、X射线衍射等手段对样品进行测试和分析。考察了预聚温度、水热温度和煤焦油添加量对碳纳米球的孔结构和CO_(2)吸附性能的影响。预聚温度为60℃、水热温度为200℃时,产物具有最优异的比表面积和CO_(2)吸附性能。C_(1)-R_(1)-RT-200吸附剂的比表面积达到787m^(2)/g,CO_(2)最大吸附量为4.64mmol/g。当煤焦油占总投料质量的50%~76%时,产物的CO_(2)吸附性能较好,优于纯的间苯二酚模型化合物。所制备的多孔碳纳米球的CO_(2)吸附等温线可以很好地吻合Langmuir等温线模型,说明多孔碳纳米球对CO_(2)的吸附为单分子层吸附。

静电层层自组装法制备纳米ZrO_2/活性炭复合材料及其吸附性能研究

采用静电层层自组装技术和溶胶-凝胶法将不同层数、不同含量的纳米二氧化锆(ZrO2)粒子组装于活性炭表面,得到一种新型的复合材料。用比表面测定(N2-BET)、X射线荧光光谱(EDXRF)等对其进行了表征。系统地研究了纳米ZrO2改性的活性炭对水中2,4-二硝基酚的吸附性能。结果表明,改性后活性炭对2,4-二硝基酚的吸附符合Freundlich模型,吸附过程主要受分配作用控制,吸附容量比改性前提高了25%,而接触时间和初始浓度对吸附效果具有显著影响,并且酸性条件有利于吸附的进行。

纳米级ZrO_2的合成及其对铜离子的吸附行为

采用溶胶—凝胶法合成了纳米级ZrO2,研究了纳米ZrO2对Cu(Ⅱ)的吸附,优化了吸附条件,探讨了洗脱条件.结果表明:纳米ZrO2在pH=9.0～11.0范围内对Cu(Ⅱ)的吸附率达到95%以上,在98℃时,以0.7 mol/L的HCl为洗脱剂,可定量洗脱纳米ZrO2所吸附的Cu(Ⅱ);考察了共存离子的影响,证明常见重金属离子无明显干扰.吸附容量为3.1 mg/g,富集倍数为50倍.回收的纳米ZrO2可重复使用.应用于样品分析,结果满意.

纳米材料ZrO_2颗粒液相吸附去除联苯胺研究

通过静态试验方法研究了ZrO2 纳米颗粒液相吸附联苯胺的性能 ,结果表明 ,虽然联苯胺均可与ZrO2 纳米颗粒表面羟基及水分子形成氢键 ,但它与ZrO2 纳米颗粒表面羟基之间形成的氢键稍强 ,吸附去除效果较好 ,该吸附体系很好吻合Freundlich和deBoer Zwikker吸附等温式 ,热分析显示联苯胺与ZrO2 纳米颗粒表面之间的吸附成键作用较弱。

不同退火温度的ZrO_2 纳米颗粒光学声子和表面吸附分子的拉曼散射研究(英文)

本文对晶粒尺寸在5nm 1 μm范围的纯ZrO2 纳米颗粒进行了拉曼散射研究。除了ZrO2 本征拉曼振动峰外,还有几个新的拉曼振动模式被观察到。我们的结果显示当纳米颗粒尺寸减少时,纳米ZrO2 颗粒的体相特征拉曼峰变弱,而由缺陷,表面和颗粒尺寸引起的相关效应呈强势。晶粒尺寸在1 5纳米左右是引起体相拉曼光谱变化的临界尺寸。晶粒尺寸在1 5纳米以下,其体相拉曼峰发生宽化和峰位移动,以及分别出现在位于1 0 40cm- 1的表面振动峰和1 4个较弱的二阶振动模式。

纳米ZrO_2对金属离子吸附行为的研究

本文系统研究了纳米ZrO2在静态条件下对金属离子Cu(Ⅱ),Mo(Ⅵ),W(Ⅵ),Cr(Ⅵ),V(Ⅴ)的吸附行为,确定最佳的吸附和洗脱条件,测定静态吸附容量和富集倍数,探讨纳米ZrO2固相萃取分离富集痕量金属离子及处理无机污染物的可行性。

Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料的制备及其对水中亚甲基蓝吸附性能研究

首先通过溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,再通过离子强度调控法制备磁性氧化石墨烯(Fe_(3)O_(4)/GO),最后用共沉淀法制得Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料,并用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)等技术对其进行表征。结果表明:Fe_(3)O_(4)纳米颗粒与CeO_(2)纳米颗粒均匀地分散在GO上。研究了Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料对亚甲基蓝染料的吸附性能,并考察了不同因素对吸附性能的影响。由于Fe_(3)O_(4)纳米颗粒有着磁性的性质,易回收分离,具有再生利用性能。吸附实验结果表明:Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料循环5次后对亚甲基蓝的吸附率仍在95%以上。因此,Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料是一种新型优良的吸附剂材料,被应用于模拟染料废水中的亚甲基蓝去除研究。