科研型综合化学实验UiO-66-NH2/GO的制备、表征及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

开设了UiO-66-NH₂/GO的制备、表征及其对Pb(Ⅱ)吸附性能研究的综合化学实验项目。通过各种表征技术验证UiO-66-NH₂/GO的表面形貌、结晶度、表面电荷和官能团等物理化学性质。采用静态批式实验法系统考察了不同实验条件下UiO-66-NH₂/GO的吸附性能。吸附动力学显示Pb(Ⅱ)在UiO-66-NH₂/GO上的吸附遵循准二级动力学模型,化学吸附是影响吸附速率的主要因素。在300 K时,利用Langmuir等温线拟合UiO-66-NH₂/GO对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量为139.907 mg·g^-1。实验内容主要包括材料合成、结构表征和吸附性能测试等,具有先进性、综合性、应用性和研究性,不仅能够提高学生的学习兴趣和实验操作水平,而且有利于培养学生的创新思维和科研素养。     

Pb(Ⅱ)在改性龙眼壳活性炭上的吸附行为及机理研究

以甲醛/硫酸为改性剂,对龙眼壳活性炭进行改性制备吸附剂(LCSF),并用LCSF对模拟废水中的Pb(Ⅱ)进行吸附,考察了Pb(Ⅱ)初始质量浓度、p H值、吸附时间、吸附温度对铅吸附量的影响.结果表明LCSF提高了对Pb(Ⅱ)的吸附性能,最佳工艺条件为:荔枝壳活性炭用量0. 05 g、铅初始浓度为120 mg/L、p H=5、吸附时间45 min、吸附温度298 K,在此工艺条件下,改性龙眼壳活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附量可达229. 72 mg/g.该吸附过程符合准二级吸附动力学模型,其热力学参数△G <0、△H> 0、△S> 0,说明该吸附是自发的吸热吸附过程.     

负载氯化镁凹凸棒处理含铅废水的研究

以凹凸棒为载体,采用浸渍-焙烧的方法制备了负载氯化镁凹凸棒吸附剂,并对含铅废水进行处理.以铅的去除率为评价指标,通过正交及单因素实验确定了吸附剂的最佳制备工艺和最适吸附条件.氯化镁加入量为凹凸棒的5%,浸渍时间为2h,焙烧温度为500℃,焙烧时间为3h;铅的初始浓度为40mg/L,吸附剂投入量为20g/L,25℃,吸附14h,铅的去除率为97.06%.该吸附过程服从Langmuir吸附模型,饱和吸附量为10.5296mg/g.     

负载氯化镁凹凸棒处理含铅废水的研究

以凹凸棒为载体,采用浸渍-焙烧的方法制备了负载氯化镁凹凸棒吸附剂,并对含铅废水进行处理.以铅的去除率为评价指标,通过正交及单因素实验确定了吸附剂的最佳制备工艺和最适吸附条件.氯化镁加入量为凹凸棒的5%,浸渍时间为2h,焙烧温度为500℃,焙烧时间为3h;铅的初始浓度为40mg/L,吸附剂投入量为20g/L,25℃,吸附14h,铅的去除率为97.06%.该吸附过程服从Langmuir吸附模型,饱和吸附量为10.5296mg/g.     

活性炭负载Fe(OH)_3复合吸附剂的制备及磷吸附性能

采用溶胶-凝胶法,以秸秆活性炭、聚乙烯醇(PVA)和九水合硝酸铁为原料,成功制备了活性炭负载氢氧化铁复合吸附材料(活性炭负载(Fe(OH)_3),以XRD、SEM等表征手段对所得材料的形貌、组成及结构进行了表征。结果表明,通过溶胶-凝胶及低温煅烧,纳米级Fe(OH)_3粒子均匀分散在活性炭表面,而Fe(OH)_3的随负载量是影响复合吸附剂的重要影响因素。吸附实验结果表明,活性炭负载Fe(OH)3复合吸附剂对磷具有良好的去除效果,Fe(OH)_3的最佳负载量为5.6%,其最高吸附量可达5.56 mg/g。吸附等温线符合Freundlich等温吸附模式,且复合吸附剂对磷元素的吸附为优惠型吸附。     

静电纺丝法制备Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米纤维及影响因素研究

采用静电纺丝技术制备了PVP/[Co(NO3)3+Ni(CH3COO)2+Fe(NO3)3]复合纤维,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对复合纤维及其焙烧产物进行了表征,较为系统地考察了制备参数,如PVP含量、醇/水比例、电场强度以及无机盐含量对复合纤维形貌和直径的影响,获得了最佳制备条件。将所得复合纤维在550℃焙烧2h可以制得单相尖晶石结构的晶态Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米纤维,其平均直径约为80nm,在室温下具有良好的磁性,比饱和磁化强度和矫顽力分别为52.3A.m2/kg和81.0kA/m。     

柠檬酸改性竹屑吸附亚甲基蓝的动力学和热力学分析

为拓宽竹材剩余物的开发应用新途径。以竹屑为原料,柠檬酸为改性剂,制备了柠檬酸改性竹屑吸附剂,以亚甲基蓝（MB）为吸附对象,考察了pH、时间、吸附剂投量及吸附温度等对吸附剂吸附MB效果的影响,并对其吸附动力学和热力学进行了分析。结果表明：溶液pH增大,吸附剂对MB的吸附量增大,pH在5-9间变动,吸附剂对MB吸附量变化不大;染料初始浓度和吸附温度增加,吸附剂对MB吸附能力增强;在吸附120min,吸附达到平衡,吸附动力学过程符合二级动力学模型,吸附热力学过程符合Langmuir模型;在25℃、35℃、45℃时,吸附剂对MB的最大吸附量分别为106.38 mg/g、121.95 mg/g和125mg/g;竹屑吸附剂对MB的吸附过程是一个吸热的自发过程。     

镁铝双氢氧化物和镁铝双氢氧化物负载型高岭土对水体中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

采用水热法合成了Mg-Al LDHs和Mg-Al LDHs负载型高岭土微纳米层状结构吸附剂,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行表征.考察了样品对水体中Cr(Ⅵ)的吸附效果,并进一步探讨其吸附等温和动力学过程.实验结果显示:Mg-Al LDHs高岭土负载前后的吸附动力学和吸附等温曲线分别符合准二级速率方程和Langmuir等温方程,饱和吸附量分别为34.36 mg/g和11.46 mg/g.     

La-腐殖酸/Al2O3气凝胶复合物吸附去除太阳电池生产废水氟化物

以某太阳电池生产企业车间高氟废水为处理对象,采用La-腐殖酸/Al₂O₃气凝胶复合物(LHAGC)对二级絮凝后的含氟废水进行深度处理,观察吸附剂投加量、吸附时间和吸附pH对废水中氟化物去除效果的影响,并通过动态实验分析吸附剂对氟化物的动态吸附特征．结果表明：当吸附剂投加量为5g/L,吸附时间为45min,pH范围为5～7时氟化物去除率最高,离子态氟的去除率为80%,总氟化物的去除率为94%,络合态氟的去除率为99%,处理出水中总氟化物低于《电池工业污染物排放标准》(GB30484-2013)的排放限值70%;利用Thomas模型可较好地描述LHAGC对废水中氟化物的动态吸附特征,其饱和吸附量为36.013mg/g.     

有机改性膨润土负载羟基氧化铁处理含铬(Ⅵ)废水

以具有良好吸附性能的有机膨润土作为载体制备有机改性膨润土负载羟基氧化铁,并用制备的复合吸附剂对含铬(VI)废水进行吸附实验。结果表明,改性膨润土的质量分数为3‰时,Cr(Ⅵ)废水去除效果较好。当复合吸附剂的投加量为1.0g,温度为25℃,振荡时间为4h时,对含10mg/L的Cr(Ⅵ)废水去除率达98.37%。     

钢渣-蒙脱石颗粒吸附剂对水中Pb2+的去除研究

以钢渣及蒙脱石为原料,工业淀粉为添加剂,制备钢渣-蒙脱石颗粒吸附剂并将其做为实验材料,研究了其对水中Pb2+的吸附性能,探讨了影响吸附的因素.研究结果表明:钢渣-蒙脱石颗粒吸附剂在溶液pH为7和吸附反应时间120min的条件下吸附效果最佳.在此环境条件下,吸附剂用量为9.0g/L、对初始浓度为100mg/L的 Pb2+溶液的去除率可达到93%,钢渣-蒙脱石颗粒吸附剂在以上条件下对Pb2+的吸附量为10.3mg/g;钢渣-蒙脱石颗粒吸附剂吸附重金属离子时可用二级动力学方程进行拟合,对Pb2+的相关系数为0.9993;且符合Langmuir方程,其相关系数为0.9929;对Pb2+的理论饱和吸附量为12.61mg/g.     

累托石负载聚吡咯制备及其对硝酸根的吸附

将磁性Fe_3O_4和聚吡咯(PPy)与累托石(REC)复合,制备累托石负载聚吡咯复合材料,以其为吸附剂,对水中硝酸根离子的吸附性能进行研究。XRD、TEM和SEM表征显示Fe_3O_4和PPy附着在REC片层上导致REC片层结构被插层或剥离。对NO_3~-的吸附实验表明,Fe_3O_4和PPy的引入对复合材料的吸附能力有很大提高;PPy分子中的季铵阳离子可以增强对硝酸根阴离子的静电引力;吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温模型。REC、REC-PPy和REC-Fe_3O_4-PPy3种吸附剂的最大单层NO_3~-吸附量分别为74.07、117.1和137.9 mg/g;其中累托石负载聚吡咯复合材料吸附效果显著,而且可以磁性分离回收,有可能解决由硝酸根引起的水体富营养化的环境问题。     

铝硅酸盐矿物复合材料吸附亚甲基蓝性能研究

制备了一种铝硅酸盐矿物复合材料(AGC),用于净化含亚甲基蓝的印染废水.通过BET分析表明,AGC具有多孔径分布、大比表面积、低散失率等优良特性.研究了AGC用量、亚甲基蓝(MB)初始浓度、初始pH值及吸附时间对吸附MB的影响.结果表明:最佳工艺条件下,AGC对MB的平衡吸附量(qe)可达到59.62 mg·g-1.对使用过的复合材料利用750℃下焙烧1 h进行脱附,重复利用5次后仍维持理想的吸附水平.吸附机制研究表明,吸附体系均符合Langmiur吸附等温线模型及准一级动力学模型;ΔGθ<0、ΔHθ<0、 ΔSθ>0,说明吸附过程为吸热反应,且在15～45℃温度下有利于反应顺利自发进行.     

增塑壳聚糖膜对Pb2+的吸附性能及机理研究

制备了一系列甘油增塑的壳聚糖膜（GLCS）,利用扫描电镜（SEM）观察了膜吸附Pb2+前后的表面形貌,利用原子吸收光谱（AAS）研究了甘油含量、膜的活化方式对吸附的影响,分析了Pb2+的初始浓度、吸附温度、吸附时间等对吸附量的影响。结果表明：甘油的引入有效提高了Pb2+的吸附量;采用NaOH活化优于氨水-乙醇的活化方式;吸附行为更符合二级动力学模型和Freundlich机制,降温有利于吸附。当用1M的NaOH活化4h、Pb2+初始浓度为4075.5mg·L-1时,于pH 5.0溶液中,30℃下吸附48h后薄膜对Pb2+的吸附容量达到了221.8mg·g-1。     

络合剂对LaSrFeCoO6催化剂制备及催化性能影响

通过溶胶凝胶法,分别采用柠檬酸、酒石酸、葡萄糖、蔗糖、EDTA作为络合剂制备LaSrFeCoO₆催化剂,以催化甲烷燃烧为目标反应,考察催化剂的活性。通过比表面积测定(BET)、X射线衍射分析(XRD)、氢还原(H₂-TPR)、扫描电镜(SEM)及热分析(TG-DSC)等技术对催化剂进行性能表征。考察不同络合剂对LaSrFeCO₆催化剂结构和性能影响。通过实验结果可以得到：经过800℃高温焙烧后,催化剂具有完整的钙钛矿晶型。不同络合剂对催化剂的结构和性能有较大影响;柠檬酸作为络合剂时,所制备LaSrFeCO₆催化剂具有较好的催化活性,T_10%(起燃温度)为425℃,T_90%(完全转化温度)为600℃。     

蛭石和人造沸石对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附性能及其影响因素的探究

以蛭石和人造沸石为吸附剂,采用正交实验的方法研究吸附时间、样品用量、溶液pH值、溶液的初始浓度对其吸附Pb⁽²⁺⁾和Cd(2+)和Cd⁽²⁺⁾的影响及在模拟废水中对Pb(2+)的影响及在模拟废水中对Pb⁽²⁺⁾的吸附性能.蛭石对模拟废水中Pb(2+)的吸附性能.蛭石对模拟废水中Pb⁽²⁺⁾的吸附率为86.27%,对Cd(2+)的吸附率为86.27%,对Cd⁽²⁺⁾的吸附率为85.25%.人造沸石对Pb(2+)的吸附率为85.25%.人造沸石对Pb⁽²⁺⁾吸附率为99.78%,对Cd(2+)吸附率为99.78%,对Cd⁽²⁺⁾的吸附率为99.98%,人造沸石对Pb(2+)的吸附率为99.98%,人造沸石对Pb⁽²⁺⁾和Cd(2+)和Cd⁽²⁺⁾两种重金属离子的吸附性能比蛭石好.     

有机改性膨润土负载羟基氧化铁处理含铬（VI）废水

以具有良好吸附性能的有机膨润土作为载体制备有机改性膨润土负载羟基氧化铁,并用制备的复合吸附剂对含铬（VI）废水进行吸附实验。结果表明,改性膨润土的质量分数为3％时,Cr（Ⅵ）废水去除效果较好。当复合吸附剂的投加量为1.0g,温度为25℃,振荡时间为4h时,对含10mg/L的Cr（Ⅵ）废水去除率达98.37%。     

有机化凹凸棒对刚果红的吸附性能

研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性凹凸棒对阴离子染料刚果红的吸附性能、动力学和热力学特征以及吸附剂的用量、时间、温度及酸度对刚果红吸附效果的影响.所有实验参数下吸附过程均符合二级动力学特征.结果表明,改性凹凸棒粘土对刚果红染料是一个放热的物理吸附过程,在30℃、45℃、60℃时改性凹凸棒对刚果红的饱和吸附量分别为124.38、96.06、85.03 mg/g,符合Langmuir吸附等温模式,计算了刚果红吸附过程的热力学参数、△G,△H和△S.十六烷基三甲基溴化铵改性凹凸棒土可作为处理刚果红废水的一种良好吸附剂.     

柚子皮吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附性能

利用低温炭化法来制备柚子皮活性炭吸附剂。探讨了吸附剂用量、温度、pH值、Cr（Ⅵ）初始浓度、吸附时间等对吸附效果的影响。柚子皮吸附剂吸附处理Cr（Ⅵ）的最佳工艺条件是：吸附剂用量10g/L,温度40℃,pH=4,吸附时间10h,Cr（Ⅵ）初始浓度为100mg/L时,Cr（Ⅵ）的去除率能达到98%以上。柚子皮吸附剂对Cr（Ⅵ）具有良好的吸附能力,吸附过程符合二级吸附动力学模型并且可用Langmuir吸附等温线来描述。     

牡蛎壳对染料废水吸附的研究

以牡蛎壳为原料,通过煅烧方法制备牡蛎壳吸附剂.考查了溶液pH值、牡蛎壳煅烧温度、煅烧时间、粒径、吸附剂用量、初始浓度和吸附时间等因素对直接大红4BS和孔雀石绿吸附性能的影响.结果表明,直接大红4BS和孔雀石绿的最佳pH分别为1.0和8.0.在200℃煅烧5h后,采用100目0.8g吸附剂吸附染料,去除率达最大值.运用三种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明吸附过程可以很好地用准二级动力学方程描述.吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果优于Freundlich方程,吸附剂再生后,可循环使用5次以上.