STUDY ON ENRICHMENT AND SEPARATION OF TRACE ELEMENTS WITH SILICA GELS MODIFIED BY HETEROCYCLIC AZO DYES

Two types of modified silica gels were prepared by adsorption method and bonding method respectively. Enrichment and separation of trace metal ions have been done by using the column packed with modified silica gels.

柱上甲基化-碘化钾改性硅胶还原法分离石油样品中芳香类含硫化合物

研究开发了一种通过层析柱上甲基化-碘化钾改性硅胶还原法分离石油芳香类含硫化合物的新方法。通过填充担载了六氟锑酸银的硅藻土制备固相萃取柱,实现含硫化合物的快速甲基化和对甲基锍盐的富集;再通过碘化钾改性硅胶对芳香类甲基锍盐进行快速还原,最终得到高纯度的芳香类含硫化合物。利用模型化合物对该方法进行验证,同时将该方法应用于柴油和原油样品,并结合气相色谱串联硫化学发光检测器和气相色谱串联质谱对分离组分进行分析。模型化合物分析结果表明,该方法对包含屏蔽型结构在内的二苯并噻吩类化合物回收率可达95%以上。石油样品的分析结果表明,该方法可实现对不同类型芳香类含硫化合物的高纯度分离,且操作简单、快捷。

酰胺和咪唑基离子液体双极性基团共嵌入式亲水C18硅胶固定相的制备与应用

利用分步键合法制备了酰胺和咪唑基离子液体双极性基团共嵌入的十八烷基修饰硅胶色谱固定相,并通过离子交换制备了2种具有不同阴离子配位的固定相(Sil-IL-AMC18-Cl和Sil-IL-AMC18-Tf2N).采用红外光谱和元素分析对2种固定相进行了表征,发现红外光谱中均在1460和661 cm^(-1)处出现了咪唑环上C=C的伸缩振动峰和C=N的弯曲振动峰,在2927和2856 cm^(-1)处出现了─CH的不对称和对称伸缩振动峰,证明氨基咪唑离子液体键合成功;而原有919 cm^(-1)处的伯胺N─H面外变形振动峰消失,说明十八烷基酰氯与氨基已键合.元素分析结果表明,Sil-IL-AMC18-Cl的氮元素含量为3.07%,碳元素含量为16.73%,氢元素含量为3.07%,Sil-IL-AMC18-Tf2N的氮元素含量为2.88%,碳元素含量为15.98%,氢元素含量为2.95%,说明确已制得Sil-ILAMC18-Cl和Sil-IL-AMC18-Tf2N色谱固定相.考察了2种固定相的色谱分离模式与分离性能,结果表明:(1)在反相色谱模式(RPLC)下,相较于商品化C18色谱柱,两种固定相均具有更高的柱效;(2)由于具有双极性基团,相较于传统亲水改性C18硅胶固定相具有更强的亲水能力,因此可以实现亲水色谱模式(HILIC);(3)在反相/亲水(RPLC/HILIC)混合色谱模式下,可同时分离亲水性和疏水性物质.通过考察发现,Sil-IL-AMC18-Cl固定相比Sil-IL-AMC18-Tf2N固定相有更强的亲水性能,因此在HILIC色谱模式下将Sil-IL-AMC18-Cl固定相应用于8种碱基核苷类物质的分离,可实现该类强亲水性物质的基线分离,进样重复性RSD=0.03%~0.25%(n=9);在RPLC色谱模式下将Sil-IL-AMC18-Tf2N固定相应用于6种苯胺类物质的分离,不仅可以实现基线分离,而且可明显改善苯胺类物质的峰拖尾现象,进样重复性RSD=0.05%~0.10%(n=9).

乙二胺-N-丙基改性硅胶的可控键合制备及其在银杏酸脱除中的应用研究

优化了乙二胺-N-丙基键合硅胶(PSA)键合量可控的制备工艺,考察了PSA制备的批次重复性,并进行PSA制备的中试放大实验。采用红外光谱、元素分析及电位滴定法对所制备的PSA进行性能评价,结果表明:在3460 cm^(-1)处出现了N—H伸缩振动峰,在2960 cm^(-1)和2860 cm^(-1)处出现了—CH的不对称和对称伸缩振动峰,708 cm^(-1)处出现了—NH2的变形振动吸收峰,表明乙二胺-N-丙基成功接枝到硅胶表面;随着制备体系中硅烷化试剂比例的增加,碳、氮和氢元素的含量以及电位滴定法得到的离子交换容量均呈现上升趋势,说明乙二胺-N-丙基官能团的键合量逐渐增加。将制备的PSA填充成分离纯化小柱,考察了不同键合量PSA对银杏叶提取物中银杏酸的脱除效率,结果表明:PSA对银杏酸有强吸附能力,可应用于银杏叶提取物中银杏酸的脱除,2^(#)、3^(#)、4^(#)和5^(#)PSA分离纯化柱的最大上样体积分别为21、22、23、24 mL,且脱除效率随乙二胺-N-丙基键合量的增加而升高。

硅烷试剂改性硅胶特性及柴油吸附性能研究

选择6种硅烷试剂对B型硅胶进行接枝改性,通过N 2吸附-脱附试验、固体红外光谱分析、热重与质谱联用分析、元素分析和甲苯吸附试验等表征手段探究吸附材料的物理和化学特性,结合静态吸附平衡试验探究吸附材料的柴油吸附性能。结果表明:氨基、巯基和环氧基基团可以和硅胶成功接枝,改性后硅胶的比表面积、总孔体积、最可几孔径和平均孔径均减小,甲苯吸附量与改性硅胶比表面积呈正相关关系。根据改性硅胶中氮元素质量分数的不同计算得出,硅胶改性反应的程度与硅烷试剂的选择有关。静态试验结果表明:6种硅烷试剂中,氨基和环氧基改性硅胶能提高吸附剂对双环芳烃的选择性,同时提高对柴油中含硫化合物的选择性;巯基改性硅胶能降低吸附剂对含硫化合物的选择性;而氨基、巯基和环氧基改性硅胶均能降低吸附剂对单环芳烃的选择性。

氟改性硅溶胶的制备及性能

[目的]具有特殊润湿性的透明疏水材料在自清洁、金属防腐、微流体运输、防结冰、油水分离等领域具有广阔的应用前景。[方法]以正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体,十七氟硅烷偶联剂(FAS)和环氧硅烷偶联剂(KH560)为改性剂,采用两步法制备了氟改性硅溶胶,并将其涂覆在载玻片和聚丙烯(PP)纤维织物表面,制成了疏水材料。采用接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜对其进行表征,考察了改性剂的用量、水解时乙醇的比例及稀释倍数对材料疏水性能的影响。[结果]在乙醇与水的质量比为3∶2,偶联剂总用量为3%(质量分数),FAS与KH560的质量比为1∶1的条件下制备的硅溶胶稀释10倍后可以在载玻片和织物表面形成致密的涂层,它们对水的接触角分别达到了112°和153°,且具有优异的自清洁性能。[结论]通过溶胶-凝胶法,利用TEOS与FAS共水解的方式,可以获得性能优异的疏水材料。

硅改性酚醛/碳纤维复合材料的制备及烧蚀性能

针对酚醛树脂(RF)耐热性不足、抗烧蚀性能差,且SiO_(2)粒子与酚醛树脂相容性的问题,采用共凝胶法制备纳米级的SiO_(2)/RF杂化气凝胶,通过构建凝胶网络互穿结构,增加两相相容性,探究SiO_(2)/RF杂化气凝胶的微观结构、化学结构和热物理性能。制备得到硅改性酚醛/碳纤维复合材料,并对改性前后复合材料的烧蚀性能进行比较。结果表明,不同硅含量的杂化气凝胶具有凝胶骨架和孔隙双连续的结构特性,密度分别在0.145~0.160 g/cm^(3)之间。随着硅含量提高,杂化气凝胶残留率增加,Si—O键吸收振动峰更明显,但XRD无衍射峰。综合考虑孔径分布及热物理性能,选取性能最优的杂化气凝胶制备硅改性酚醛/碳纤维复合材料,改性后复合材料的质量烧蚀率为0.046 g/s,线烧蚀率为0.074 mm/s。与未改性的复合材料相比,质量烧蚀率降低了20.7%,线烧蚀率降低了21.3%,改性后材料的抗氧化性和烧蚀后的残留率得到明显提升。

硅胶修饰-表面分子印迹牛血红蛋白及其识别性能的研究

选用马来酸酐修饰的硅胶作为载体,丙烯酰胺为功能单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,牛血红蛋白为模板分子,采用氧化还原悬浮聚合法,合成了具有选择性识别的牛血红蛋白分子印迹聚合物.并用红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)和元素分析对聚合物进行了表征,结果表明载体表面成功地接枝了分子印迹聚合物薄层.同时选择性吸附实验表明分子印迹聚合物具有良好的识别性能,能实现水溶液中牛血红蛋白的富集.

改性硅胶负载磷钨酸催化合成柠檬酸三丁酯

用3-氨丙基三甲氧基硅烷对硅胶进行改性,然后负载磷钨酸,制备了改性硅胶负载磷钨酸催化剂,并进行红外FT-IR分析以及热重分析。考察了改性硅胶与活化硅胶对磷钨酸的负载量以及它们催化合成柠檬酸三丁酯(TBC)的重复利用效果,结果表明:改性硅胶与活化硅胶的最大负载量分别为44.7%和16.8%,将此两种催化剂重复使用三次,平均产率分别91.1%和23.7%。设计了三因素三水平的正交试验,得到最佳反应条件:改性硅胶负载磷钨酸催化剂2.5g(负载量为43.5%),反应4h,(n柠檬酸:n正丁醇)为1:4,反应温度为140℃。产率为92.1%。

有机试剂键合硅胶对牛血清白蛋白的吸附行为

介绍几种偶氮、叶琳、三苯甲烷类有机试剂键合硅胶的合成方法，研究其吸附牛血清白蛋白（ＢＳＡ）的行为。研究结果表明：ＴＰＰ·ＳＧ吸附性能最佳，对ＢＳＡ吸附平衡１ｈ即可达到，最大吸附率为９０％，最大吸附容量为１２．２ ｍｇ／ｇ。

碱性脂肪酶固定化条件及其催化生物柴油的研究

该文以改性的硅胶为载体,通过戊二醛交联固定化碱性脂肪酶,得到较佳固定化条件:当戊二醛浓度为0.8g/L,给酶量为30U/g时,酶活回收率效率达到90%以上。通过改变溶剂的种类、给酶量、含水率、底物摩尔比、甲醇的流加方式等参数,考察了脂肪酸和甲醇在固定化碱性脂肪酶催化下合成生物柴油的工艺条件,试验结果表明在20mL正己烷,给酶量7.5g(12U/g),脂肪酸10g,酸醇摩尔比为1︰1.2,含水率4%条件下,分3次加入甲醇,40℃反应8h,反应体系酯化率达到了82%。

新型铝改性硅胶吸附材料的制备与性能

陶瓷纤维纸经水玻璃、酸性铝盐溶液顺次浸渍得到新型铝改性硅胶吸附材料.反应的优化条件为:水玻璃浓度26.6wt%、铝盐浓度10wt%、溶液pH值1.8.29Si和27AlMAS NMR谱显示:铝替代硅进入SiO4硅氧四面体结构单元,但并不影响其骨架结构;红外光谱显示Si-OH对称伸缩振动峰由968cm-1移至Si(Al)-OH的954cm-1;扫描电镜图表明铝改性硅胶能较好地分散在瓦楞陶瓷纤维表面及其孔隙中;X射线能谱(EDS)揭示材料表面微区Al3+ 的存在与含量;孔隙分析显示材料起吸附作用的主要为中孔;由于铝离子改性,新型吸附材料的吸附性能、耐热性能及机械强度等均优于同等条件下反应生成的硅胶.

新型改性硅胶对碱氮的吸附行为

用磷钨酸和金属离子镍改性硅胶,对油品进行吸附脱氮,考察硅胶焙烧活化温度、负载量和吸附温度对脱氮效果的影响。结果表明,500℃活化的硅胶,两种改性方法均达到了较好的吸附脱氮效果;磷钨酸改性的硅胶比金属离子改性的硅胶吸附脱氮效果更好;磷钨酸负载量40%时的吸附脱氮效果最好,在吸附温度50℃,剂油质量比1∶4时,脱氮率达到88.97%;金属离子镍负载量4.1%,在吸附温度90℃,剂油质量比1∶10时,脱氮率达85.91%。

新型固定化高分子杀生剂的制备及应用研究

研制了一种表面接枝的聚季铵盐型高分子杀生剂,并通过红外光谱和扫描电镜对其制备过程和结构进行了表征。采用直接给药法考察了该杀生剂对水体中一些典型微生物的杀灭效果,确定了相关的应用参数。此外,还通过显微镜观察了其对藻类的杀灭过程。结果表明,该新型固定化高分子杀生剂具有较强的抗细菌和抗真菌的能力,对藻类也具有杀灭作用,是一种高效、低耗、广谱、稳定的水处理杀生剂。

用过渡金属改性硅胶吸附剂脱除焦化柴油中的氮化物

将过渡金属离子(Fe3+,Co2+,Ni2+,Cu2+)负载到硅胶上,先制得过渡金属离子改性硅胶吸附剂(Fe(Ⅲ)/SiO2,Co(Ⅱ)/SiO2,Ni(Ⅱ)/SiO2,Cu(Ⅱ)/SiO2),后在氢气环境中和500℃下对过渡金属离子改性硅胶吸附剂进行还原处理,制备出过渡金属改性硅胶吸附剂Fe/SiO2,Co/SiO2,Ni/SiO2。分别在间歇式和连续固定床吸附装置上,以焦化柴油(氮质量分数为2.1×10-3)为原料,在常压下研究了吸附条件对吸附剂脱氮效果的影响。结果表明,最佳吸附温度为120℃,最佳油剂比[m(焦化柴油)/m(吸附剂)]为60;平衡吸附量[m(氮)/m(吸附剂)]由小到大顺序为Fe(Ⅲ)/SiO2,Ni/SiO2,Co(Ⅱ)/SiO2,Cu(Ⅱ)/SiO2,Fe/SiO2,Ni(Ⅱ)/SiO2,Co/SiO2;分别用Fe(Ⅲ)/SiO2,Ni/SiO2,Co(Ⅱ)/SiO2处理焦化柴油,吸附剂的平衡吸附量分别为22.713×10-3,23.305×10-3,18.480×10-3。

改性大豆油硅胶吸附脱色工艺研究

研究了硅胶、活性白土、活性炭作为脱色剂对改性大豆油的脱色效果。从硅胶用量、脱色时间以及脱色温度方面系统考察了硅胶对改性大豆油脱色的最佳条件;此外,还考察了脱色后改性大豆油的运动黏度、酸值、倾点的变化情况。结果表明:相同条件下,硅胶脱色效果最好;在硅胶用量1.0%、脱色温度60℃、脱色时间3 h的条件下,以硅胶为脱色剂对改性大豆油进行吸附脱色,脱色率可达37.5%;脱色后改性大豆油运动黏度(40℃)由123.7 mm^2/s降至117.3 mm^2/s,运动黏度(100℃)由20.9 mm^2/s降至16.8 mm^2/s,倾点由34.3℃降至26.5℃,酸值(KOH)由9.9 mg/g降至9.0 mg/g。

改性纳米二氧化硅的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

以溶胶凝胶、原位修饰法制备偶联剂KH550表面修饰纳米二氧化硅作为新型吸附剂,对吸附剂进行FTIR、SEM、TG等分析表征。探讨了新型吸附剂对阳离子染料亚甲基蓝模拟废水进行吸附处理,研究了pH、离子强度、温度对亚甲基蓝吸附性能的影响及吸附机理。改性纳米二氧化硅吸附染料的p H应用范围较宽。NaCl浓度对染料吸附有较大的影响,浓度增大,亚甲基蓝吸附容量增大。温度升高,亚甲基蓝吸附容量因脱附有所下降。改性纳米二氧化硅吸附亚甲基蓝符合Langmuir吸附模型,最大吸附容量为17.7mg·g^(-1),为优惠吸附。改性纳米二氧化硅经五次再生后,可重复利用吸附亚甲基蓝,吸附量基本不变。

金属离子掺杂改性硅胶吸附剂的吸附性能

采用浸渍共沉积法,以陶瓷纤维纸为基材,钴盐、铝盐或钛盐为改性剂,顺次经水玻璃、酸性盐溶液,制得了金属离子掺杂硅胶吸附剂。探讨了盐含量、温度、pH值等对改性硅胶吸附性能的影响。静态吸附测试及多孔介质表面分析表明:经金属离子掺杂改性,可以使硅胶吸附性能明显增强,BET比表面积、孔容、平均孔径明显增大;饱和吸附量及BET比表面积按铝掺杂硅胶、钛掺杂硅胶、钴掺杂硅胶及硅胶的顺序减少;前期吸附速率(1000s)、平均孔径及其热稳定性按钴掺杂硅胶、铝掺杂硅胶、钛掺杂硅胶及硅胶的顺序递减。饱和吸附量与BET比表面积相关性分析显示,掺杂改性硅胶仍以物理吸附为主。

一种高选择性固相萃取剂的合成及对汞(Ⅱ)的分离富集特性

制备了二甲酚橙键合硅胶(SGMXO)固相萃取剂,研究了它对常见重金属离子的分离富集行为,发现对水中痕量Hg2+有较好的选择性分离富集效果。系统考察了溶液的pH、过柱流速、洗脱液浓度及流速、柱始漏量及不同金属离子对Hg2+的定量回收的影响。在pH=1.0条件下,可在Cd2+、Pb2+、Cu2+、Mn2+等多种性质相近的金属离子存在时,对Hg2+进行选择性分离富集。所合成的固相萃取剂在使用50次后仍能重复出实验现象。该法用于对实际样品中Hg2+的分离富集,回收率在99%以上。