氨基泡塑的合成及其应用于富集地质样品中的痕量金

采用泡塑(PUF)富集,AAS或ICP-OES测定地质样品中痕量金是常用的分析方法。与活性炭相比,PUF的选择性好,但吸附容量偏低,可将泡塑负载不同的萃取剂或修饰不同的官能团提高吸附容量。本文将聚醚型泡塑经盐酸水解制备成氨基泡塑(PUF-NH_2)。红外光谱和扫描电镜表征显示,PUF-NH_2峰形发生了明显红移(3376.5 cm-1),其中的氨基数量显著增加,另外PUF-NH_2的高分子出现明显断裂,发生水解后裸露出的氨基具有还原性,在吸附金的过程中易与金离子在PUF-NH_2表面发生氧化还原反应,形成金纳米颗粒。改性后的PUF-NH_2吸附容量达到96 mg/g,与PUF相比提高了8倍。将PUF-NH_2应用于富集地质样品中的金,经炭化灼烧、50%王水提取后用ICP-OES测定,金的加标回收率在95.0%~105.0%之间,检出限为0.15μg/g。实验证明用PUF-NH_2处理样品提高了富集倍数和分析灵敏度,有利于低品位矿石的分析。     

铝柱撑膨润土吸附处理水中磷酸根和结晶紫

采用不同添加量(1~4 mmol/g)的聚合羟基铝离子(Al13)柱撑改性膨润土,制得系列铝柱撑膨润土(Al13-Bent)。采用X射线衍射、热分析、N2吸脱附比表面积分析等表征分析了其结构特点,比较了不同添加量Al13-Bent对水中磷酸根与结晶紫的吸附性能。结果显示,随着Al添加量增大,Al13-Bent的比表面积增大,柱撑产物的底面间距在添加量为2 mmol/g后达到最大,稳定于1.9 nm左右。Al13-Bent对水中磷酸根的吸附效果好于原始膨润土,且随着Al含量增加而提高。Al13-Bent在低Al添加量下对水中结晶紫虽有较好的吸附能力,但其吸附性能相比于膨润土原土却有所下降。就其吸附机理来看,层间域内Al13离子表面羟基与层间阴离子促进了对阴离子含氧酸根的吸附;由于Al13柱撑后,层间可交换阳离子减少,导致对阳离子型染料的吸附性能下降。     

粉煤灰表面无机改性与吸附Cu(Ⅱ)实验

以燃煤电厂中的粉煤灰为载体,采用水浴加热法将氢氧化镁负载在粉煤灰表面制备成复合粉体而应用于吸附矿山地质灾害发生后水溶液中的铜离子。通过扫描电镜加自带EDS能谱、比表面积分析仪、X射线衍射、红外光谱等技术对改性后的粉煤灰进行了表征。结果表明,改性后粉煤灰明显具有H3型滞回线,表明改性粉煤灰具有丰富的介孔,具体表现为平均孔容从0.005 m³/g增加至0.035m³/g,平均孔径由10.23nm增加至13.52nm,孔隙宽度从11.36nm增加至14.05nm,比表面积由原来粉煤灰1.09m²/g增加至35.31m²/g。改性后复合粉体去除Cu(Ⅱ)的效率明显高于粉煤灰。复合粉体材料对Cu(Ⅱ)吸附主要通过静电吸引、沉淀反应等方式进行。     

改性磁铁矿对水体中砷的吸附特性研究

经过酸化改性后的天然磁铁矿,由于比表面积和内部结构发生变化,从而表现出很好的除砷性能,进一步研究其对水体中砷的吸附特征,为实际工程应用提供数据是十分必要的。本文对经0.5 mol/L盐酸浸泡、150℃温度下灼烧10 min的改性磁铁矿吸附砷的特征进行了表征,绘制吸附速率曲线图。吸附影响因素实验结果显示:当初始pH为6~9时,吸附性能强;Cl~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、CO_3~(2-)离子与As(Ⅲ)、As(Ⅴ)不会产生竞争吸附,PO_4~(3-)、NO_3~-、SO_4~(2-)离子与As(Ⅲ)产生竞争性吸附,且PO_4~(3-)SO_4~(2-)NO_3~-;PO_4~(3-)、NO_3~-离子与As(Ⅴ)产生竞争性吸附。结合X射线衍射、扫描电镜等研究结果,初步探讨了改性磁铁矿的除砷机理,认为改性后的磁铁矿比表面积明显增大,表面生成物含有Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)是其吸附砷能力提高的主要原因。实验结果证实,改性天然磁铁矿是一种值得进一步研究并实际应用的水体除砷材料。     

锌氧化物改性沸石对腐植酸的吸附机理

将锌氧化物负载在沸石分子筛上制备锌氧化物改性沸石吸附材料。通过XRD、SEM、BET、Zeta电位仪和Raman光谱等分析表征手段研究锌氧化物在沸石中的分散状态和表面带电性。通过动力学和热力学研究,探讨该改性吸附材料对腐植酸的吸附机理;并在相同条件下,与商品活性炭进行腐植酸吸附对比试验。研究结果表明:(1)在21±1℃,锌氧化物改性沸石对腐植酸的最大饱和吸附量达到60 mg/g;(2)锌氧化物改性沸石对腐植酸的吸附符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型;(3)锌氧化物改性沸石对腐植酸的吸附性能远高于商品活性炭。     

黏土矿物污染控制材料及其高效利用

黏土矿物具有特殊的纳米片层结构、含可交换性层间阳离子、微观结构及表面物理化学性质易调控;因此,黏土矿物及其改性产物对多种环境污染物有良好的吸附/催化性能,在污染控制领域有良好的应用前景。近年来,课题组以蒙脱石和层状双金属氢氧化物(LDH)为代表,研究了它们在污染控制领域的资源利用:1)研究了蒙脱石、LDH、LDO(LDH煅烧产物)对染料分子的吸附特征,发现它们对染料分子的吸附性能可优于活性炭;通过碳化处理废弃黏土矿物的方法,制备了系列类石墨烯纳米碳材料及多孔碳材料,所得碳材料显示了良好的电催化性能或吸附性能。2)研究了蒙脱石对重金属离子的吸附特征,并通过热处理实现了重金属离子的层间域/片层结构内的原位锁定。3)研究了羟基金属改性蒙脱石对重金属离子和含氧酸根的协同吸附机制,并发现吸附产物(如吸附了磷酸根和Cu2+的羟基铁柱撑蒙脱石)可用于光催化降解有机污染物。4)综合运用实验研究和分子模拟技术,研究了有机改性蒙脱石对疏水性有机污染物的吸附机制,发现表面活性剂堆垛密度是决定有机黏土吸附性能的关键因素,并采用阳离子聚合物来调控层间域表面活性剂堆垛密度,优化了有机黏土吸附性能。5)采用阳离子表面活性剂和羟基金属共同插层的方法,制备了有机-无机复合蒙脱石,发现了其能同时吸附有机物和含氧酸根离子。课题组的研究工作综合运用了实验研究和分子模拟,包括了基础理论研究和应用研究,涉及了黏土矿物及其改性产物的吸附、催化性能,并探讨多种废弃黏土矿物的资源回用技术。研究结果对实现黏土矿物在污染控制领域的高效资源利用提供了新信息。     

基于SAXS的不同变质程度煤纳米级孔隙结构特征研究

为揭示不同变质程度煤岩纳米级孔隙特征,运用小角X射线散射方法(SAXS),采集镜质体反射率R_max在0.31%~6.24%的15个样品,基于散射数据获取的煤岩孔隙率、孔径分布、比表面积和分形维数,讨论了煤化过程对煤岩纳米孔隙(0.3~100 nm)结构的影响,并用低温CO₂和N₂吸附DFT模型结果对孔径分布进行了验证。结果表明:在R_max < 0.5 %时,煤岩孔隙率和比表面积随着变质程度的增加而增加,微孔(< 2 nm)含量增长较少,介孔(2~50 nm)和大孔(50~100 nm)含量大幅增加,煤岩表面逐渐光滑;在R_max=0.5%~1.4%时,孔隙率和比表面积减小,各类孔隙含量均减少,煤岩表面逐渐光滑;在R_max=1.4%~4.0%时,煤岩孔隙率和比表面积增大,微孔含量大幅增加,介孔和大孔含量近乎稳定,煤岩表面逐渐粗糙;在R_max > 4.0%后,煤岩孔隙率和比表面积缓慢增加,微孔增长幅度变缓,煤岩表面逐渐光滑。SAXS在0.3~100 nm孔径分布(本次实验范围)中用球形形状因子与低温CO₂和N₂吸附结果契合度较高,煤中纳米级孔隙率及比表面积主要由微孔贡献。      

DOM不同分子质量组分对石英砂吸附卡马西平的影响研究

为探究溶解性有机质(DOM)不同相对分子质量组分对药物和个人护理品(PPCPs)类污染物吸附过程的影响,以卡马西平(CBZ)为目标污染物,以石英砂代表无机矿物,用商用腐殖酸(HA)制备DOM并进行超滤分级,然后开展吸附实验,并采用荧光光谱和红外光谱表征等手段,研究了DOM不同分子质量组分对石英砂吸附CBZ的影响及机制。结果表明,以3 000和10 000的超滤膜进行分级后的不同相对分子质量HA结构有明显差别,大分子质量HA中苯环等疏水性结构以及羟基的含量较多,芳香构造化程度高,多为分子量较高、稳定性较好的疏水性有机物,但中、小分子质量HA结构差异不大,含有更多羰基、羧基等含氧官能团,主要是一些分子质量较小的亲水物质; DOM不同分子质量组分对CBZ在石英砂上的吸附有明显影响,其中大分子质量组分促进吸附,而中、小分子质量组分抑制吸附,原因在于大分子质量组分可疏水结合于矿物表面,增加介质表面的活性吸附位点,同时其芳香性或脂肪性结构可与CBZ的疏水基团发生疏水作用共吸附或累积吸附于介质表面,从而促进CBZ的吸附;而中、小分子质量DOM的极性官能团可与CBZ酰胺部分通过极性作用结合,对CBZ分子有增溶作用,从而抑制吸附。     

腐植酸改性强化磁铁矿吸附水体中铅镉的实验研究

磁铁矿是一种绿色廉价的矿物材料,对水体中重金属离子具有良好的吸附性,但吸附容量低,选择性差,易团聚,通过改性可以克服该缺点并提高其吸附性能。本文以腐植酸为改性剂,采用常温水相反应制备了腐植酸改性磁铁矿吸附材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征研究其表面形貌和微观结构。采用静态平衡实验考察了pH、吸附时间等因素对铅、镉吸附性能的影响,探讨了吸附动力学规律,拟合了吸附等温线。结果表明:腐植酸上的羧基、羟基被成功地接枝到了磁铁矿表面。在室温下,溶液初始pH对Pb~(2+)的吸附率几乎无影响,对Cd~(2+)的影响较大,当pH=7时,Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附率均达到了95%。对初始质量浓度为10mg/L的Pb~(2+)、Cd~(2+)最佳吸附平衡时间为360min,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线实验得到的竞争吸附顺序为Pb~(2+)Cd~(2+),由Langmuir等温吸附模型得到Pb~(2+)、Cd~(2+)饱和吸附容量分别为39.27mg/g、28.95mg/g,显著大于磁铁矿的饱和吸附容量,表明磁铁矿经腐植酸改性后增强了对水中铅镉的吸附能力。     

改性桑树叶吸附材料对废水中Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

桑树叶富含植物多酚和黄酮类化合物,表面存在着大量羟基、羧基功能基团,在一定条件下通过络合作用或静电作用能与重金属离子发生吸附作用。但由于生物质中普遍存在着可溶性单宁,直接使用生物质吸附废水中的镉,去除效果不够理想。本文以生物质桑树叶为原料,经沸水蒸煮去除小分子和稀磷酸酸化改性,提高桑树叶的吸附容量,制备成活性吸附材料去除废水中的Cd(Ⅱ)。吸附条件实验表明:在p H=4.0时改性桑树叶对Cd(Ⅱ)的吸附效果最佳,当Cd(Ⅱ)初始浓度为150 mg/L,改性桑树叶的添加量为6 g/L时吸附率可达96.58%。化学改性桑树叶对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合准二阶动力学方程,Langmuir等温吸附模型能更好地描述改性桑树叶的吸附行为,Cd(Ⅱ)最大吸附量为30.58 mg/g,与前人报道的吸附量显著提高。本项研究的改性桑树叶吸附材料价廉易得,为废水中镉的处理提供了一个新的方法。     

TSC大孔螯合树脂对金铂钯的吸附特性及其在岩矿分析中的应用

本文研究了TSC大孔螯合树脂对贵金属Pt(Ⅳ)、Pd(Ⅱ)、Au(Ⅲ)和贱金属Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)等的吸附特性。测定了树脂在不同酸度下对Au(Ⅲ)、Pt(Ⅳ)、Pd(Ⅱ)的饱和吸附容量。研究结果表明,该树脂可从稀HCl、稀王水溶液中定量吸附Au(Ⅲ)、Pt(Ⅳ)、Pd(Ⅱ),而贱金属离子则不被吸附。吸附在树脂上的Au、Pt、Pd可被5％硫脲溶液洗脱,洗脱液中的Au、Pt、Pd可分别用火焰和无火焰原子吸收法测定。标准加入回收率为97—107％。通过对MGI-Au-07,MCM-02标准样品和其它样品的测定,说明应用本法可获得满意的结果。     

金云母结构修饰及有机改性实验

用酸处理及热处理+钠化综合方法,对金云母进行了结构修饰,得到具有低剩余层电荷的金云母,用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)对结构修饰金云母进行了有机插层改性。利用X射线衍射、化学成分分析、差热等方法对制得的样品进行了表征。研究了硝酸用量对金云母层间剩余负电荷的影响。结果表明,随着硝酸用量的增加,金云母阳离子交换容量和层间剩余负电荷逐渐减小;硝酸用量也影响有机分子在金云母层间的插层行为,当硝酸用量为100 mL时,有机分子烷基链在层间呈双层倾斜排列;当硝酸用量为150 mL时,烷基链在层间呈单层倾斜排列。     

巯基改性蒙脱石对Cd(Ⅱ)的吸附机理研究

蒙脱石对镉有良好的吸附性,但吸附力较弱,巯基改性蒙脱石可增强对镉的吸附,而关于蒙脱石的巯基改性及改性后对镉的吸附机理研究少见报道.本文以(3-巯丙基)三甲氧基硅烷作为改性剂,采用简单的溶液法对蒙脱石原土(简称MMT)进行巯基改性,并探讨了改性蒙脱石(简称MMT-SH)对镉的吸附机理.红外和X射线衍射表征显示MMT被成功接上巯基.吸附条件实验表明,MMT-SH对Cd(Ⅱ)的吸附效果显著优于原土,对Cd(Ⅱ)的饱和吸附容量是原土的39倍;吸附容量受pH值影响大,受离子强度的影响较大;MMT-SH对Cd(Ⅱ)的吸附作用除了静电吸附、离子交换吸附、羟基配位吸附,还主要存在巯基配位吸附.热力学及动力学实验表明,MMT-SH吸附Cd(Ⅱ)的反应符合Langmiur等温模型和Lagergren二级动力学方程,是易于发生的化学反应;吸附过程的热力学参数(△H、△G、AS)表明此吸附是一个自发的吸热过程.     

铁改性斜发沸石的制备及吸附Sb(Ⅴ)效果研究

用不同浓度的FeCl_3·6H_2O溶液对斜发沸石进行改性,制得铁改性斜发沸石(IMC),采用XRD,FTIR对改性前后的斜发沸石进行表征,消解后用原子吸收光谱仪对IMC表面负载铁量进行测定。以KSb(OH)6为Sb(Ⅴ)锑源、IMC为吸附剂,研究IMC对Sb(Ⅴ)的吸附去除效果。探讨了IMC载铁量、吸附时间、Sb(Ⅴ)初始浓度与吸附量的关系。结果表明:IMC对Sb(Ⅴ)的吸附量随载铁量的增加而增大,IMC90对Sb(Ⅴ)的吸附量为36.27×10~(-3);斜发沸石是羟基氧化铁(FeOOH)的优良载体;IMC_(50)吸附Sb(Ⅴ)所需平衡时间约12h;IMC_(50)对Sb(Ⅴ)的最大吸附量为35.05×10~(-3),是天然斜发沸石的9倍多;Elovich模型能较好反映吸附动力学过程;吸附等温线符合Langmuir模型和Freundlich模型;IMC50吸附处理Sb(Ⅴ)后3 333cm~(-1)处羟基宽化特征峰、695cm~(-1)和642cm~(-1)处的FeOOH特征峰强度明显降低,羟基宽化特征峰和695cm~(-1)处的FeOOH特征峰分别偏移到3 323cm~(-1)和694cm~(-1)处,Sb(Ⅴ)与羟基氧化铁(FeOOH)之间发生了络合反应。     

季铵盐插层氧化石墨的分子模拟

<正>氧化石墨(graphite oxide,GO)是一种层状结构的碳氧化合物,其结构层上的含氧官能团以羟基(-OH)和环氧基(C-O-C)为主,仅在结构层边缘接有少量的羧基(-COOH)和羰基(-C=O)等,这些官能团使GO的结构层表面在水溶液或碱水溶液中带负电,可以通过离子键作用(离子吸附)将阳离子型表面活性剂插入到GO层间,电荷平衡后,进而通过疏水键作用(分子吸附)将有机分子插入GO层间,制得的插层复合物表现出良好的力学、热力学、阻燃、光电、催化等性能,在导电、吸附、耐高温、环保、功能膜和生物传感器等众多领域具有广泛的应用。其中,以GO为前驱体,将季铵盐(CnTAB)分子插     

二氧化锰改性粉煤灰制备及其对地下水中砷的吸附特性

高砷地下水在我国广泛分布,开发绿色高效的除砷材料对于促进地区发展和保障居民饮用水安全具有重要意义.采用共沉淀法结合NaOH水热处理技术制备了二氧化锰改性粉煤灰吸附材料MFA150,并研究其对地下水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附特性.结果表明,NaOH水热处理破坏了原始粉煤灰的玻璃体结构,且在这一过程中生成沸石相,粉煤灰比表面积由1.30 m²/g增加至40.26 m²/g.在负载MnO₂后,MFA150比表面积达到148.82 m²/g.此外,吸附材料表面-OH的含量显著增加,为As(Ⅲ)和As(Ⅴ)提供了更多的吸附活性位点.MFA150对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程符合Elovich模型和Freundlich模型.在中性条件下MFA150对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附量分别达到2.55 mg/g和9.71 mg/g,酸性条件更有利于吸附.溶液中共存的HCO₃^-和PO₄^3-会抑制As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附,...     

矿物吸附金的实验研究及其在红土型金矿形成中的意义

Au(Ⅲ）－氯化物和Au(Ⅰ)－硫代硫酸盐被蒙脱石、高岭石、伊利石、针铁矿、褐铁矿及黄铁矿的吸附实验研究结果表明，各种矿物对AuCl4^-的吸附作用显著大于Au(S2O3)2^3-，粘土矿物对金的吸附能力，蒙脱石＞高岭石＞伊利石；含铁矿物中，黄铁矿＞针铁矿＞褐铁矿。矿物对金的吸附作用与矿物结构和金的存在形式有关，即受矿物表面基、金组分的稳定性和位阻的影响；天然雨水中所含微量H2O2是Au、黄铁矿等不同矿物氧化－还原的催化剂，可加速地表岩（矿）石的风化氧化过程和Au的溶解与迁移。雨水对红土中的Au具有一定的淋滤浸取能力。红土型金矿形成于富Cl^-、SO4^2-的酸性、氧化的水化学环境，含金黄铁矿等硫化物的氧化不仅直接导致了Au的溶解和酸的释放，而且其反应产物Fe^3 、S2O3^2-等为Au的氧化、溶解和迁移提供了氧化剂和络合剂，并促进Au的溶解和迁移；Au主要以硫代硫酸络合物、氯化络合物及其水合物的形式进行迁移；硫代硫酸根的氧化和风化壳下部的还原作用是导致金络合物失稳、Au被其他矿物吸附和沉淀富集的主要因素。矿物对金的吸附在红土型金矿的形成过程中起了重要作用。     

钨钼矿中痕量金的化学光谱法测定

采用化学光谱法测定钨钼矿样品中痕量金时,活性炭在富集金的同时也富集了钨、钼等杂质元素,灰份中这些杂质元素均以氧化物形式存在,对铂(内标)的激发行为有明显的抑制作用,表现为铂的黑度值显著偏低,因而不能沿用铂作为测定金的内标,另外分析线Au267.6nm还受钨的谱线叠加干扰.鉴于此,作者采用干扰较少的Au242.8nm/左背景作为分析线对进行测定,测定值与泡塑吸附富集-ICP-MS的结果一致.     

微晶石墨氧化-膨胀过程中微形貌与结构变化

为深度揭示微晶石墨氧化和膨胀过程中结构的变化规律,分别采用SEM-EDS、XRD、Raman和FTIR等测试分析手段对其产物结构进行表征研究.结果表明:微晶石墨经氧化后,层间域被撑大,结构层上接入大量的羟基、羧基和环氧基等亲水性含氧官能团.随氧化剂（KMnO₄）用量增加,产物层间距、结构缺陷和无序度逐渐增大.高温膨胀后,氧化微晶石墨被还原,结构中的部分吸附水和含氧官能团被除去,结构缺陷与无序度减小,部分sp2区域得到了恢复.膨胀微晶石墨颗粒含有丰富的网络型孔隙结构,孔径集中在2~5 nm.      

基于镉吸附的花生壳酶改性研究

利用农林废弃物中的花生壳,对其进行生物改性以便获得一种吸附镉的价廉易得的材料。以漆酶为改性试剂,通过正交实验确定吸附镉的最优改性条件。结果表明在30℃,pH为5时,以100mL固定酶活的漆酶溶液对1g花生壳改性5d效果最佳。相对于改性之前,改性材料的吸附量增加了32%,2h后即趋近吸附平衡。通过红外、XRD、SEM等表征分析,发现改性材料表面更加粗糙,更多的自由羟基和羧基得以暴露,这为吸附量的增加提供了依据。在材料投加量为2g/L、溶液浓度为50mg/L时基本达到吸附饱和。实际废水的浓度大都低于50mg/L,因而该改性材料具有一定的实用价值。