MIL-101(Fe)对草甘膦的吸附行为研究

采用溶剂热法制备MIL-101(Fe)用作吸附材料,借助XRD、SEM、XPS及氮气吸脱附测试对所制材料的形貌及结构进行表征,研究了溶液pH值、反应时间、溶液浓度以及温度对其吸附草甘膦行为的影响。结果表明,当pH为3时,MIL-101(Fe)对草甘膦的吸附效果最佳,且随着温度的升高,MIL-101(Fe)对草甘膦的吸附速率明显增加,吸附过程符合拟二级动力学,等温吸附实验数据符合Langmuir和Temkin模型。MIL-101(Fe)吸附草甘膦属自发吸热的化学吸附反应,MIL-101(Fe)的中心金属Fe与草甘膦中O的配位在吸附过程中起主要作用。     

H3 PMo12 O40/MIL-101(Fe)的制备及其吸附性能研究

采用水热法将Keggin型磷钼酸H_3PMo_(12)O_(40)与金属有机骨架MIL-101(Fe)复合,制得复合材料H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101(Fe).通过SEM,XRD,IR和TG等表征方法,结果证实成功合成了复合材料H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101 (Fe).以H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101(Fe)为吸附剂,以亚甲基蓝(MB)水溶液为目标染料废水.探究溶液的初始p H、温度、初始的浓度等条件对吸附剂吸附性能的影响.发现了H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101(Fe)对MB的去除率明显高于两种纯物质.同时吸附机理实验证明,复合材料H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101(Fe)对MB吸附过程符合Langmuir等温吸附模型以及拟二级动力学模型.热力学参数ΔΗ0和ΔG 0表明该吸附过程是自发和放热的.     

H_6P_2Mo_(18)O_(62)/MIL-101(Cr)-NH_2的制备及其吸附性能的研究

采用水热法将磷钼酸H_6P_2Mo_(18)O_(62)与金属有机骨架MIL-101(Cr)-NH_2负载,制备出新型吸附剂H_6P_2Mo_(18)O_(62)/MIL-101(Cr)-NH_2,通过XRD、BET、FT-TR、SEM、N2吸附-脱附表征手段测试分析,对该材料负载杂多酸前后的各种物理化学性质进行表征.并探究了H_6P_2Mo_(18)O_(62)/MIL-101(Cr)-NH_2对MB的吸附性能,结果表明H_6P_2Mo_(18)O_(62)/MIL-101(Cr)-NH_2对亚甲基蓝的吸附率比纯的金属有机骨架MIL-101(Cr)-NH_2高,进一步探究了温度、接触时间、初始pH和MB初始浓度对吸附实验的影响.吸附热力学和动力学研究表明,热力学实验数据符合langmiur等温曲线,动力学符合拟二级动力学.热力学参数-20 ΔG 0说明该吸附是自发进行的物理吸附过程,ΔH 0说明该吸附过程吸热.     

MIL型金属有机框架材料空气除湿性能研究

固体除湿装置因其结构简单、可利用低品位能源等优点,在空气调节及空气取水中发挥重要作用。除湿材料是固体除湿装置的关键部分,关乎整个设备的效率和能耗。采用水热法合成了MIL-101(Cr)、MIL-101(Fe)和MIL-100(Fe),通过X射线衍射对其进行了表征。搭建了固定床吸附/脱附实验台,测定了水蒸气在3种除湿材料上的吸附等温线和吸附动力学特性。对比研究了MIL-101(Cr)、MIL-101(Fe)和MIL-100(Fe)3种金属有机框架化合物对水蒸气的吸附性能。结果表明：MIL-101(Cr)和MIL-101(Fe)对水蒸气具有超高吸附能力,分别高达1.50 g/g和1.33 g/g。MIL-101(Fe)吸附速率最快,吸附穿透时间最短,并且吸附速率随相对湿度的增大而减小。相对湿度50%时,MIL-101(Fe)吸附速率达到了0.738。10次循环后MIL-101(Cr)和MIL-101(Fe)的吸附容量的损失分别为3.33%和3.22%,循环吸附表明MIL-101(Cr)和MIL-101(Fe)对水蒸气吸附具有优异的可逆性和稳定性。     

中孔型活性炭制备及对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)吸附特性研究

针对低温微污染水中(7℃)低质量浓度As(Ⅲ)/As(Ⅴ)离子(0.5 mg/L),通过优化配煤、改进制备工艺制备,制备一种中孔型活性炭(NCPAC),以普通商品活性炭PVAC为对照,研究了NCPAC的表面物理化学特性,并进行了pH影响和吸附等温线、吸附动力学方程及吸附热力学拟合研究.结果表明,NCPAC的孔径分布、总孔容积和表面极性大小等方面均得到改善.在酸性/偏中性范围内(pH=4.0~8.0),NCPAC对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)均有较好的去除效果,除砷效果明显高于普通商品活性炭.NCPAC对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附平衡可用Langmuir进行较好的拟合;动力学研究表明NCPAC对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附过程可用假二级动力方程进行很好的拟合(R20.999),且As(Ⅲ)/As(Ⅴ)在活性炭表面的吸附过程以化学吸附为主;热力学数据显示,NCPAC对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附过程均为放热反应.共存离子方面,天然水体中常见的磷酸氢根、硅酸根、碳酸根对NCPAC除砷效果有一定的抑制作用,铝离子会降低其对As(Ⅲ)的吸附效果,其他阴阳离子对除砷效果影响不大.     

凹凸棒土负载硫化纳米零价铁的制备及其去除水中As(Ⅲ)性能研究

以凹凸棒土为载体,结合硫化改性方法制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,通过As(Ⅲ)静态吸附试验,确定了去除As(Ⅲ)效果最佳的S-nZVI@ATP复合材料制备条件:nZVI/ATP质量比为2∶1、以Na_2S_2O_3为硫化剂、S/Fe摩尔比为1∶4,并考察了As(Ⅲ)溶液初始pH、溶解氧浓度及环境温度对该复合材料去除水中As(Ⅲ)效果的影响。结果表明,经过凹凸棒土负载及硫化改性后,nZVI的颗粒团聚状况明显得到改善。在实验条件范围内,适中的溶液pH值、溶解氧浓度以及较高的环境温度均有利于S-nZVI@ATP复合材料对As(Ⅲ)的去除,该吸附过程为吸热反应,符合拟二级动力学模型,外扩散阶段主要受环境温度影响,吸附过程由颗粒内扩散和膜扩散共同控制。     

载Fe(Ⅲ)丝瓜络纤维吸附磷酸根研究

采用静态吸附试验,研究了pH、吸附剂投放量、温度、吸附时间对载Fe(Ⅲ)丝瓜络纤维吸附水中磷酸根性能的影响.结果表明,在pH为4.00~6.00的范围内吸附量较大,即当磷酸根以H2PO4-的形式存在时有利于吸附.载Fe(Ⅲ)丝瓜络纤维对磷酸根的吸附符合Langmuir吸附等温方程及拟二级动力学方程.根据Arrhenius方程得出该吸附过程的经验活化能为17.81kJ/mo1,属于物理吸附.溶液中存在的Cl-,NO3-、SO42-及CO32-对磷酸根的吸附影响不明显,用5.00mL 50g/L NaOH溶液进行解吸,回收率达到97.65%.     

以羧酸盐为有机配体合成金属有机骨架材料MIL-101(Cr)

以羧酸盐取代羧酸对苯二甲酸为有机配体水热合成MIL-101(Cr),可以解决对苯二甲酸难溶于水而堵塞微孔道的问题。通过N_2吸附、X线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等方法对以羧酸盐为有机配体合成的MIL-101(Cr)进行表征。结果表明:未纯化的MIL-101(Cr)微孔结构非常清晰,BET比表面积(S_(BET))达到2 600m~2/g;产品颗粒均匀,为60 nm的小粒径晶体,远小于传统水热法产品的粒径;以羧酸盐为有机配体合成的MIL-101(Cr)无需复杂的后续纯化过程,即可得到高纯度的产品,收率达70%。     

铁基有机框架材料催化还原对硝基苯酚的研究

以氯化铁和对苯二甲酸为原料,通过水热法制备了金属有机骨架材料MIL-101(Fe)催化剂,以催化还原对硝基苯酚为探针反应考察了制备的MIL-101(Fe)的催化性能.研究发现,不同原料配比制备的MIL-101(Fe)均能促进对硝基苯酚催化还原为对胺基苯酚的反应,其中原料配比为1:1所制备的材料性能最佳,反应2 min,转化率达98.9%.采用粉末X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱等表征手段分析了MIL-101(Fe)的晶相结构、形貌和表面组成,探究了MIL-101(Fe)在酸碱环境下催化活性的稳定性,比较了邻、间、对硝基取代基的催化活性.     

混合配体法合成氨基MIL-101(Cr)及其二氧化碳吸附和除湿性能

报道一种原位合成氨基功能化金属框架材料(Metal-Organic Framework,MOF)的方法.该方法采用混合配体使2-氨基对苯二甲酸部分替换金属有机骨架材料MIL-101(Cr)中的对苯二甲酸,以实现材料的氨基功能化.实验结果表明,对苯二甲酸是引导组装MIL-101框架时必不可少的成分,并且2-氨基对苯二甲酸在MOF框架中的含量可以通过化学计量比来调控.氨基功能化MIL-101(Cr)的比表面积大,热稳定性高,空气中分解温度高达300℃以上.氨基功能化MIL-101(Cr)的颗粒形貌和纯MIL-101(Cr)总体类似,但是颗粒表面变得粗糙.此外,该功能化材料还表现出优异的CO_2和水蒸气吸附能力:30℃4 MPa下,CO_2吸附量可达19 mmol·g~(-1),CO_2/N_2理想分离系数达16以上.还在常温下测试了其在密闭容器中对水蒸气的吸附性能,将湿度从71%降低至38%,可作为电力开关柜和端子箱等的潜在除湿装置.     

吡啶季铵Zr-MOFs吸附分离Pd(CN)_4~(2-)

Zr-MOFs由于其高比表面积和在水体中的高稳定性,在湿法冶金领域已引起高度关注.论文选择Zr-MOFs作为改性基体材料,通过季铵化反应将季铵活性基团引入Zr-MOFs基体中,构建季铵离子液体吸附剂ZJU-101,用于废水中Pd(CN)_4~(2-),Co(CN)_6~(3-)和Fe(CN)_6~(3-)的吸附.ZJU-101在中性和弱碱性溶液中具有较高稳定性,吸附性能测试表明,在pH=7.0条件下,ZJU-101对Pd(CN)_4~(2-)的最大吸附容量为126.0 mg·g~(-1),季铵基团的引入对吸附能力的提升起到关键作用.两步洗脱法可以将Pd(CN)_4~(2-)从Pd(CN)_4~(2-),Co(CN)_6~(3-),Fe(CN)_6~(3-)的混合溶液中进行有效分离.重复实验显示,经5次循环,ZJU-101分离金属氰化物混合液中Pd(Ⅱ)的回收率93.0%,通过FT-IR、XPS、Zeta电位和静电势图分析,证实了ZJU-101吸附Pd(CN)_4~(2-)的机理是一个阴离子交换过程.     

金属有机骨架MIL-100(Fe)担载CeO_2复合脱硝催化剂抗硫性能研究

在选择催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应中,SO_2对脱硝催化剂活性具有重要影响.通过浸渍法制备的金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)MIL-100(Fe)(materials of Institute Lavoisier,MIL)担载CeO_2的CeO_2/MIL-100(Fe)催化剂在250℃含有500×10~(-6) SO_2的条件下,对NO_x转化率在10h内可以稳定在91%以上,高于MIL-100(Fe)催化剂的83%.原位红外漫反射傅里叶变换谱实验结果表明,SO2会导致MIL-100(Fe)催化剂表面B酸性位上NH_4~+物种的吸附强度降低,由此导致了含硫SCR反应中NO_x转化率下降.CeO_2/MIL-100(Fe)催化剂中由于添加了CeO_2,有效地减弱了SO2对催化剂表面B酸性位上NH_4~+物种吸附强度的影响,提高了含硫条件下NO_x的转化率,增强了复合催化剂在SCR反应中的抗硫性能.     

金属有机骨架材料MIL-101的合成及CO吸附性能

采用水热法合成金属有机骨架材料MIL-101,并利用X线衍射(XRD)、低温N2吸附等测试手段对合成的材料进行表征。结果表明:制备的MIL-101的BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积达到3 142 m2/g,孔容为1.78cm3/g。根据77 K下N2吸附等温线数据,采用巨正则蒙特卡洛法分析MIL-101的孔径分布,其分析结果与文献所报道的数据吻合。考察了CO、N2混合体系在MIL-101上的吸附性能,实验结果表明:MIL-101结构中不饱和金属Cr3+提供的活性位能从混合气体中高效吸附分离CO,而且对CO的吸附容量达到45.0 cm3/g(298 K,0.1 MPa),对CO的吸附容量约是NA吸附剂的2倍。     

TiO2掺杂Pd2+吸附剂处理酸性As(Ⅲ)废水的研究

利用TiO2掺杂Pd2+吸附剂进行了酸性As(Ⅲ)废水的去除实验,并与活性炭吸附法进行了对比,考察了吸附时间、吸附剂用量、溶液pH值等因素对实验的影响.结果表明,对于ρ(As(Ⅲ))=15 mg/L的水样,As(Ⅲ)的去除率达98.5%,高于或相当于活性炭吸附法,处理后的水质达到了国家排放标准.     

Nano-HCO吸附剂的制备及其除As(Ⅲ)性能

采用溶胶沉淀结合超声分散处理的方法,制备平均粒径为70 nm,比表面积为212 m2.g-1的纳米级水合氧化铈(Nano-HCO)吸附剂.在pH值为4~10,初始As(Ⅲ)质量浓度为10 mg.L-1,吸附剂投加量为1.0 g.L-1的反应条件下,可在2 h内将溶液中As(Ⅲ)质量浓度降低到0.01 mg.L-1以下.Nano-HCO吸附剂对砷的吸附等温线服从Langmuir方程,对应不同pH值,其对As(Ⅲ)的吸附容量较未经超声分散处理的水合氧化铈提高29%~141%,且水温的升高有助于增加As(Ⅲ)的吸附程度.     

椰壳活性炭对水中Au(Ⅲ)的吸附性能

采用颗粒状椰壳活性炭对HAuCl4水溶液中Au(Ⅲ)进行吸附实验,研究了Au(Ⅲ)初始浓度、pH值、吸附时间和温度对其吸附性能的影响.结果表明,活性炭对Au(Ⅲ)的吸附平衡时间约为90 min;当pH=2.5时其吸附率可达96.3%,且随着温度的升高而下降.吸附等温线与Langmuir吸附方程符合较好.热力学计算表明,椰壳活性炭对Au(Ⅲ)的吸附是放热过程且具有自发性.     

苯/水在不同MOFs结构材料上的竞争吸附性能研究

通过溶剂热法合成了4种不同骨架性质的金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)MIL-101,MIL-Z1,A520和Zr-Fuma,表征了其物化性质和结构，结合静态吸附、动态吸附测试研究了苯、水在MOFs上的吸附行为.结果表明，MIL-101的高比表面积是其具有最高苯饱和吸附量的关键因素；根据理想吸附溶液理论(Ideal Adsorbed Solution Theory, IAST),具有配位饱和结构、弱极性的MIL-101,MIL-Z1,A520对苯/水表现出良好的竞争吸附选择性，其中超微孔A520的选择性高达12.7,具有最佳低浓度苯的捕获能力；动力学拟合显示苯吸附主要符合准一级动力学，为物理吸附，水的吸附符合准二级动力学，以化学吸附为主，但缺陷位的存在使得Zr-Fuma对苯吸附以化学吸附为主；苯和水对MOFs再生能力的影响不同，水对再生性的影响更大.     

Co-oxidation of arsenic(Ⅲ) and iron(Ⅱ) ions by pressurized oxygen in acidic solutions

The co-oxidation of As(Ⅲ) and Fe(Ⅱ) in acidic solutions by pressured oxygen was studied under an oxygen pressure between 0.5 and2.0 MPa at a temperature of 150℃. It was confirmed that without Fe(Ⅱ) ions, As(Ⅲ) ions in the solutions are virtually non-oxidizable by pressured oxygen even at a temperature as high as 200℃ and an oxygen pressure up to 2.0 MPa. Fe(Ⅱ) ions in the solutions did have a catalysis effect on the oxidation of As(Ⅲ), possibly attributable to the production of such strong oxidants as hydroxyl free radicals(OH·) and Fe(IV) in the oxidation process of Fe(Ⅱ). The effects of such factors as the initial molar ratio of Fe(Ⅱ)/As(Ⅲ), initial pH value of the solution, oxygen pressure, and the addition of radical scavengers on the oxidation efficiencies of As(Ⅲ) and Fe(Ⅱ) were studied. It was found that the oxidation of As(Ⅲ) was limited in the co-oxidation process due to the accumulation of the As(Ⅲ) oxidation product, As(V), in the solutions.     

响应曲面法优化MIL-100(Fe)光催化降解三氯卡班

采用自制的金属有机框架MIL-100(Fe)为光催化剂,以三氯卡班的降解率为响应因子,应用响应曲面法(RSM)对影响TCC降解率的主要因素进行了优化,建立了MIL-100(Fe)光催化降解TCC的二次多项式模型。获得最佳光降解条件为:TCC初始浓度为1.00 mg/L,H2O2浓度为0.10 mmol/L,pH值为13;三氯卡班光降解率的实验值与预测值具有良好的一致性,相对误差仅为1.06%。该研究为有效去除环境中的三氯卡班提供了基础数据和理论参考。     

Eu(Ⅲ)在泥炭上的吸附行为研究

采用静态法研究了Eu(Ⅲ)在泥炭上的吸附行为.探讨了固液比、离子强度、pH、腐殖酸等因素对吸附的影响,并测定了不同温度下的吸附等温线.实验结果表明,pH对Eu(Ⅲ)吸附过程影响较大;离子强度有一定影响;低pH情况下腐殖酸会促进Eu(Ⅲ)吸附的进行,高pH情况下腐殖酸会抑制吸附的进行;吸附反应的吉布斯自由能变小于零说明吸附过程自发进行;吸附过程符合Freundlich吸附模型.