ZIF-8吸附罗丹明B模拟废水热力学和动力学研究

采用液相扩散法制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8吸附剂,并对其结构进行了表征.以罗丹明B溶液为模拟染料废水,考察了ZIF-8的用量、废水浓度、pH、吸附温度等因素对吸附效果的影响,并进一步研究了其吸附热力学和动力学特征.结果表明:在200 mL质量浓度为10 mg/L的罗丹明B溶液中,ZIF-8投加量为200 mg时,对其吸附率可达85%以上.该过程是一个自发吸热的物理吸附过程,符合准一级动力学模型.     

ZIF-8及其复合材料制备与应用研究进展

沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)材料，具有比表面积高、孔结构有序、结晶度及多金属位点高、热稳定性及化学稳定性强等优点，对水体污染物具有较强吸附作用.ZIF-8与其他材料复合产生的协同效应，使催化吸附作用更强，且对污染物更具针对性，在工业废水处理中具有应用前景.该文概述了ZIF-8及其复合材料制备和应用的研究进展，展望了ZIF-8复合材料未来可能的研究方向.     

憎水性ZIFs对糠醛和5-羟甲基糠醛的吸附分离性能

糠醛(furfural)和5-羟甲基糠醛(HMF)是重要的生物质平台化合物。针对低浓度生物质平台化合物的吸附分离,研究了典型沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料结构与糠醛和5-羟甲基糠醛吸附分离性能的关系。选择两种孔径不同但孔容接近的憎水ZIFs材料(6元环ZIF-8和8元环MAF-6)用于吸附分离糠醛和5-羟甲基糠醛,分别研究了静态吸附、吸附动力学、竞争吸附、动态穿透性能。实验结果表明:对于糠醛吸附量,ZIF-8(0.48 g/g)和MAF-6(0.52 g/g)接近;对于5-羟甲基糠醛吸附量,ZIF-8(0.39 g/g)和MAF-6(0.40 g/g)接近。对于吸附动力学,MAF-6对糠醛和5-羟甲基糠醛吸附在20 min达到平衡,而ZIF-8在6 h以上才能达到平衡。进一步的动态穿透结果显示:与ZIF-8相比,MAF-6对糠醛的动态吸附快速达到平衡;MAF-6对5-羟甲基糠醛动态吸附容量远大于ZIF-8.最后研究了ZIF-8和MAF-6对双组分糠醛/5-羟甲基糠醛的吸附分离性能,结果显示,ZIF-8分离糠醛/5-羟甲基糠醛受动力学控制;而MAF-6分离糖醛/5-羟甲基糖醛是由热力学控制。     

棉/ZIF-67衍生的复合材料用于处理含双酚A废水

以廉价的废弃棉(Cotton)为载体负载一种金属有机框架(MOFs)材料ZIF-67,通过高温煅烧制备出钴/棉碳(Cotton/ZIF-67-700)复合材料.采用X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X-射线光电子能谱等手段对材料进行表征.将Cotton/ZIF-67-700材料应用于催化活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的双酚A(BPA),评价其性能及各种影响因素.通过淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)波谱识别催化反应体系中产生的活性氧(ROS)物种并推测反应机理.结果表明：Cotton/ZIF-67-700对BPA具有优异的吸附性能，理论最大吸附量达到227.1 mg/g; Cotton/ZIF-67-700可在宽的pH范围(3～11)高效活化PMS降解BPA,且能循环使用多次；淬灭实验和EPR波谱分析证实，硫酸根自由基(SO₄^·-)、羟基自由基(·OH)和单线态氧(¹O₂)为主要ROS参与BPA的氧化降解.本研究提供了一种廉价和规模化制备MOFs衍生金属/碳复合材料的通用策略，展示出该复...     

真菌生物吸附剂对染料吸附脱色的研究

从空气中分离了一株高效脱色真菌,经初步鉴定为青霉属(Peniciliumsp.).研究了该青霉菌菌体对水溶液中阳离子染料孔雀绿的生物吸附作用.试验考察了染料结构、菌体预处理方法和溶液初始pH值对生物吸附作用的影响.结果表明,当孔雀绿染料质量浓度为50 mg/L时,未处理菌体的吸附量为29.3 mg/g,而经过NaHCO3预处理后,效果最佳,达到35.3 mg/g.反应体系中的pH值对菌体吸附剂吸附染料影响很大,当pH值为5时,其吸附能力最大.吸附平衡试验研究表明真菌对孔雀绿的吸附符合Langmuir和Freundlich模型.其最大吸附量可达555.6 mg/g.吸附动力学可用准二级动力学方程...     

ZIF-67@NaBiO3复合催化剂活化过硫酸盐降解罗丹明B

通过离子交换法将类沸石咪唑骨架材料（ZIF-67）负载在NaBiO3上，成功制备了ZIF-67@NaBiO3复合催化剂并用于活化过硫酸盐（Peroxymonosulfate，PMS）. 通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对复合催化剂的结构、形貌和元素价态进行表征，发现ZIF-67被成功负载到了NaBiO3上. 以罗丹明B（Rhodamine B，RhB）为目标污染物，研究ZIF-67@NaBiO3活化PMS降解RhB体系中催化剂投加量、pH、过硫酸盐浓度、温度等因素对降解RhB的影响. 结果表明，当温度为20 ℃，pH=7，RhB、PMS、ZIF-67@NaBiO3的质量浓度分别为80 mg/L、600 mg/L、100 mg/L，反应30 min后，RhB的降解率大约为98％. 并且在循环4次后，RhB 30 min的降解率仍然保持在98%左右，显示该材料优越的稳定性. 淬灭实验表明，中性条件下反应过程中主要活性物质是、·OH. 由于引进了NaBiO3，反应后的材料极易分离，可供重复利用，进一步解决了有机金属框架材料回收难的问题并拓展了其在工业上的应用范围.     

CdS/ZIF-8催化剂的制备及其在降解印染废水中的应用

以类沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8为催化剂载体,通过加热回流的方式将CdS负载到ZIF-8上形成CdS/ZIF-8半导体光催化剂,用XRD,SEM,BET,XPS等表征手段对催化剂进行结构分析.用罗丹明 B(RhB)溶液模拟印染废水,探究CdS的负载量、催化剂投加量、溶液初始浓度、pH等因素对废水降解效率的影响,并对Cd...     

一种新型多孔麻纤维重金属吸附剂制备与应用

采用氯仿-正丁醇索氏提取法处理黄麻叶一步制备新型多孔麻纤维重金属吸附剂(JLF).该吸附剂对Cd(Ⅱ)的吸附容量高达198.79mg/g.吸附剂适应pH范围宽达5至8.在Ca(Ⅱ)或Mg(Ⅱ)浓度为Cd(Ⅱ)浓度60倍的情况下,Cd(Ⅱ)的去除率仍高达86%.重要的是,JLF吸附剂经过5个使用循环后仍保持高的结构稳定性和高达97%的Cd(Ⅱ)去除效率.在低吸附剂量(2g/L)下,JLF对实际冶炼废水中重金属也可高效去除,尤其Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)浓度可降至0.001mg/L以下.傅里叶红外光谱(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS)分析表明,金属离子的吸附位点主要为羧基.     

ZIF-8基仿生碳酸酐酶构建及对CO2高效矿化

为了提高碳酸酐酶纳米酶的催化活性,基于碳酸酐酶活性中心结构将碳酸酐酶中常见的氨基酸天门冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)原位植入ZIF-8骨架中,成功合成仿生碳酸酐酶材料ZIF-Asp、ZIF-Glu,并搭建了CO₂矿化装置实现了CO₂的连续化制备。结果表明：ZIF-Asp、ZIF-Glu的催化能力显著提高,分别是原始ZIF-8的1.38、1.27倍,所设计的CO₂连续矿化装置能实现CO₂的连续转化矿化,1 h能生成1 171 mg的微米尺度碳酸钙并实现72.3%的CO₂转化率。     

ZIF-67的制备及其活化过一硫酸盐降解左氧氟沙星

室温条件下制备了金属钴有机骨架材料ZIF-67，并采用扫描电子显微镜、X射线衍射光谱和傅里叶变换红外光谱进行表征。将ZIF-67用于活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)去除水溶液中左氧氟沙星(levofloxacin,LEV)，研究了不同的LEV初始浓度、催化剂剂量、PMS浓度以及初始pH值对去除LEV的影响。结果表明：ZIF-67能有效活化PMS降解水体中有机污染物LEV，在中性pH条件下，30 min内PMS/ZIF-67体系可降解92.0%的LEV。自由基淬灭实验和电子顺磁共振波谱实验表明，该体系中起决定性作用的活性氧物质为¹O₂。另外，水基质中Cl^-和CO₃^2-对该体系中LEV的降解有较强的抑制作用，而NO₃^-、HPO₄^2-以及腐殖酸对LEV的降解没有影响。研究表明MOF材料作为PMS催化剂在水的深度处理中具有潜在的应用前景。     

复合材料ZIF-8@MA用于硝基苯的荧光识别

硝基苯对人体健康和生态环境都会造成很严重的危害.为了检测硝基苯,以ZIF-8和马来酸酐为原料,利用水热法制备了复合材料ZIF-8@MA(MA：马来酸酐),并采用粉末X射线衍射(PXRD)、红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)等方法对其进行表征.该复合材料在一系列有机溶剂的荧光响应结果表明,硝基苯ZIF-8@MA有高效的荧光淬灭能力.进一步研究发现,180 mg·L－1硝基苯使ZIF-8@MA几乎完全淬灭.这些结果表明ZIF-8@MA是一种高选择性、高灵敏度的荧光传感器.     

发酵秸秆吸附水中重金属离子性能研究

 生物吸附法是一种新兴的废水处理方法,高效廉价生物吸附剂的研发是生物吸附技术研究的关键之一。以甜高粱秸秆发酵产乙醇残渣（FSSR）为吸附剂,研究了其对Pb（Ⅱ）的吸附特性。研究结果表明,FSSR对Pb（Ⅱ）的吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附过程是化学吸附过程。发酵后材料对Pb（Ⅱ）的吸附容量有显著提高,平衡时吸附容量由3.32 mg/g提高到6.92 mg/g。当温度由10℃升高到40℃时,FSSR对Pb（Ⅱ）最大吸附容量由5.92 mg/g提高到7.23 mg/g,等温吸附过程符合Langmuir模型。多元体系中FSSR对离子的选择性为Pb（Ⅱ）> Cu（Ⅱ）> Zn（Ⅱ）。发酵后材料有更多的活性官能团裸露在材料的表面,为吸附反应的发生提供了有利的条件,可以提高材料对金属离子的吸附容量。     

大豆秸秆生物炭对废水中Ni(II)的吸附性能

为了能以更有效更经济的方法去除废水中的Ni(Ⅱ),选用成本低廉的大豆秸秆制备生物炭作为吸附剂,研究了炭化温度、溶液pH、吸附剂投加量、溶液温度、Cd(Ⅱ)质量浓度对吸附效果的影响,得到了最佳的吸附条件,开拓了去除重金属镍的新方法,同时研究了生物炭对Ni(Ⅱ)的吸附动力学和吸附等温线。实验表明,大豆秸秆生物炭对Ni(Ⅱ)有较好的吸附性能,Ni(Ⅱ)质量浓度为20mg/L,炭化温度为500℃,pH为7,投加量为0.2g,室温为25℃,Cd(Ⅱ)质量浓度为0为最佳吸附条件。吸附反应符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir模型,25℃时饱和吸附量为14.38mg/L。扫描电镜分析显示,炭化使得秸秆孔道结构增多,表面粗糙程度加剧,比表面积增大,从而提高了吸附性能。     

大面积壳聚糖无纺布的吸附性能研究及其分离回用强化

本研究针对壳聚糖类绿色低值吸附材料难以分离及回用的不足,构建了一类适用于无纺布类吸附材料的吸附装置,吸附装置为套筒结构,用以固定及最大限度地展开无纺布吸附材料。同时,本研究考察了将该装置对染料废水的处理性能,探讨了壳聚糖无纺布对染料废水吸附去除过程中壳聚糖无纺布的用量、处理时间、染料初始浓度以及体系pH的影响。结果表明壳聚糖无纺布质量在4 ~ 8 g之间,处理时间在90 ~ 120 min之间,废水pH在 3~7范围之间,染料C. I. Acid Red 73的去除效果达到最佳,去除率可达90%以上,吸附容量为88.43 mg/g。此外,通过SEM、XRD及XPS一系列表征手段,揭示了壳聚糖无纺布对染料的吸附主要机制与普通壳聚糖基吸附材料相似,通过壳聚糖分子中的质子化的活性氨基与染料分子中的阴离子基团的静电结合实现。     

由电泳沉积ZIF-67薄膜制备高效染料敏化太阳能电池对电极

为了提高碳化ZIF-67薄膜制备的染料敏化太阳能对电极的光电性能,本研究通过碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到多孔碳电极,并进一步在多孔碳电极热分解氯铂酸得到负载铂的多孔碳复合电极。通过光电流-电压曲线、电化学阻抗谱和强度调制光电流谱等的测试,对比单独在FTO导电玻璃基底热分解氯铂酸得到的铂电极和单独碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到的多孔碳电极,研究了负载铂的多孔碳复合电极作为染料敏化太阳能电池对电极的光电性能。与其它两种对电极相比,以负载铂的多孔碳复合电极为对电极的染料敏化太阳能电池光电转换效率最高,因碳化ZIF-67薄膜的多孔电极具有较大的比表面积,能负载足够量的铂,从而提供更多的催化位点,具有更好的催化性能,从而使染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到显著提升。     

壳聚糖固定化技术及吸附性能的研究

采用海藻酸钠、聚乙烯醇、明胶作为载体,对壳聚糖的固定化条件进行了研究,并以制成的固定化壳聚糖吸附水中Cu2+和Cr6+。结果表明:分别用2%(质量分数,下同)的海藻酸钠、(1%的聚乙烯醇+1%的海藻酸钠)、(1%的明胶+1%的海藻酸钠)固定壳聚糖,成球性及机械性能理想。比较了壳聚糖质量、pH值、吸附时间对吸附效果的影响:0.20 g壳聚糖与(1%的聚乙烯醇+1%的海藻酸钠)载体混合,溶液pH值为6.5,吸附时间为8 h,Cu2+去除率达99.89%;0.15 g壳聚糖与(1%的聚乙烯醇+1%的海藻酸钠)载体混合,溶液pH值为4.5,吸附时间为10 h,Cr6+去除率达98.64%。     

金属离子配位作用对槲皮素模板聚合物性能的影响

 采用槲皮素及槲皮素与Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的配合物为模板分子,丙烯酰胺（AM）为功能单体,在甲醇中制备了一系列印迹聚合物和非印迹聚合物,并用平衡结合实验研究了聚合物的性能,探讨了金属离子的引入对槲皮素印迹聚合物吸附性能的影响．结果表明,在印迹聚合物的聚合体系中引入金属离子Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ),尤其是Co(Ⅱ)后,印迹聚合物对槲皮素的吸附容量和印迹效果均有明显增加;同时如果在吸附溶液中再加入金属离子,印迹聚合物的吸附容量可以由未加金属离子时的35.99mg/g增加到69.10mg/g,印迹因子则由1.68增加到了1.94．     

邻苯二甲酸二丁酯印迹聚合物的制备及其吸附性能研究

以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为模板分子、甲基丙烯酸(MAA)为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂、乙腈为溶剂,采用沉淀聚合法制备分子印迹聚合物(MIPs),并利用扫描电镜及红外吸收光谱法对MIPs进行表征,采用Scatchard和Langmuir模型进行分析。结果表明:(1)印迹聚合物对模板分子存在2类不同结合位点,一类结合位点的解离常数K_(d1)=0.053 g/L,最大表观结合量Q_(max1)=27.3 mg/g;另一类结合位点的解离常数K_(d2)=0.16 g/L,最大表观结合量Q_(max2)=42.8 mg/g。(2)吸附过程较好地满足Langmuir吸附方程,饱和吸附量为31.7 mg/g。     

改性花生壳粉对Mn^2＋的吸附

以花生壳为原料,用甲醛和环氧氯丙烷为改性剂制备了甲醛和环氧氯丙烷改性花生壳粉吸附剂,并考察了其吸附Mn^2＋的影响因素即吸附溶液的pH、金属离子初始质量浓度、吸附时间等.结果表明：在10 g花生壳粉中分别加入1.25 mol/L的NaOH溶液80 mL和环氧氯丙烷30 mL,置于水浴锅中于40℃搅拌反应1 h,水洗干燥后得到环氧氯丙烷改性花生壳粉,用此改性的花生壳粉吸附Mn2＋的最佳条件为：pH值5.0、吸附30 min,用0.2 g环氧氯丙烷改性花生壳粉处理10.0 mg/L的Mn^2＋溶液25 mL吸附率可达100%,最大吸附量不低于29 mg/g;未改性花生壳粉和甲醛改性花生壳粉对Mn^2＋的吸附率仅为53%和43%,最大吸附量分别为5.96 mg/g和1.32 mg/g.