有机污染物在碳纳米管上的吸附解吸动力学研究

为了分析研究有机物在碳纳米管上的吸附/解吸动力学机理,选用原始单壁碳纳米管(r-SWNTs)和氧化单壁碳纳米管(O-SWNTs)作为吸附剂,对比了2种碳纳米管对1,3-二氯苯(1,3-DCB)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)和硝基苯(NBZ)3种不同污染物的吸附和解吸行为.研究结果表明:与非极性有机污染物相比,极性有机污染物具有相对较快的快吸附/解吸阶段和相对缓慢的慢吸附/解吸阶段.有机污染物在氧化碳纳米管上的吸附解吸动力学速率比在原始碳纳米管上缓慢,这主要是由于碳纳米管与有机污染物间的氢键和π-π电子供受体等的特殊作用所致.研究结果对碳纳米管在废水处理中的应用具有指导意义,同时可为评价碳纳米管的环境风险提供重要的技术参考.     

多壁碳纳米管吸附去除水中1,2,3 - 三氯苯

采用3种不同直径的多壁碳纳米管(MWNTs)对1,2,3 - 三氯苯(TCB)进行吸附实验.结果表明,随MWNTs直径减小,1,2,3 - 三氯苯吸附量增加.实验中发现MWNT(L-8)对TCB的吸附仅需150 min就能基本达到平衡,且最大吸附量达77.5 mg/g;其吸附动力学和热力学过程可分别用假二级反应动力学模型和Freundlich吸附等温线模型来描述.在278 K±1 K,288 K±1 K和298 K±1 K下进行的MWNT(L-8)吸附热力学实验所得到的如平衡常数(K~0)、吉布斯自由能(ΔG~0)、标准焓变(ΔH~0)、熵变(ΔS~0)等热力学参数表明,MWNTs吸附TCB过程为自发吸热反应.当pH值在2～11之间变化时,吸附量基本不变,表明H键对MWNTs吸附TCB过程无显著影响,MWNTs对TCB的强吸附作用可能是MWNTs表面存在的π电子与TCB苯环中的π电子形成π电子对的作用结果.     

一种离子液体修饰的大孔树脂对茶多酚的吸附机理研究

为了研究离子液体1,3-二甲基-咪唑四氟硼酸修饰的大孔树脂对茶多酚的吸附机理,首先对大孔树脂进行结构修饰,测试改性大孔树脂对茶叶提取物中几种茶多酚的吸附作用,发现其对表没食子儿茶素没食子酸脂(EGCG)的吸附容量最大.采用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d,p)方法,研究改性大孔树脂对EGCG吸附作用机理.优化了改性大孔树脂、EGCG及二者形成的稳定吸附络合物的几何结构,计算了改性大孔树脂与EGCG的相互作用能.红外光谱(IR)分析表明,离子液体成功键合在大孔树脂上;密度泛函理论研究表明,改性大孔树脂与EGCG间通过氢键作用形成络合物,且随着吸附剂用量增加,吸附络合物变得更加稳定.理论研究较好地解释了实验结果.     

碳纳米管在水溶液中的聚集和沉降行为研究

作为一种新型的碳质纳米材料,碳纳米管因其独特的物理和化学性能被广泛应用于各种高性能材料或器件.碳纳米管一旦被排放到水体中,因其巨大的比表面积将导致水环境中共存物质形态的改变,碳纳米管自身的赋存状态也将因共存物质的吸附而改变,从而直接或间接影响所在水体的毒理学特性.因此,有关碳纳米管聚集和沉降行为的研究对预测和评价其在自然水体中的环境效应具有重要的意义.本文通过描述胶体稳定性的经典Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO)作用力和非DLVO作用力,并借助时间分辨的动态光散射、石英晶体微天平和柱过滤测试,探讨了碳纳米管在水溶液中的聚集和沉降动力学,分析了碳纳米管的结构特性、电解质、溶液pH和天然有机质等因素对碳纳米管在水溶液中分散稳定性的影响及原因,阐明了控制碳纳米管颗粒在水溶液中聚集和沉降行为的作用机制,指出了在碳纳米管的聚集和沉降行为研究中存在的技术难点,并对未来碳纳米管的实验研究进行了展望.     

氧化偶合絮凝法处理城市污水中有机物特性

研究了氧化偶合絮凝法处理城市污水的性能及污水中有机污染物的性质,并通过色谱-质谱对原污水、混凝沉降后水、氧化偶合絮凝处理后水中的可分析有机物进行了定性、定量分析,探讨了氧化偶合絮凝法处理城市污水中有机物的机理.结果表明,一般化学混凝沉降只是通过絮凝吸附作用去除污水中有机物,有机污染物总量和种类均降低很少;氧化偶合絮凝法通过催化氧化协同絮凝吸附,不仅使污水中有机物的总量大大降低,同时也使有机物种类大大减少.     

无机化学中共价键类型及其在元素周期表中变化规律

无机化学中常见共价键有双电子σ键(包括σ配键)、双电子π键、单电子键、三电子键、离域π键、多中心键、反馈π键(包括d-pπ键、d-dπ键和π←dπ键)等.不同化学键的形成,对物质性质有着重要影响.本文主要讨论无机化合物中常见共价键形成条件和特征,对物质性质影响及其在元素周期表中变化规律.     

浅谈诱导效应与共轭效应

电子效应分为诱导效应和共轭效应两种。所谓诱导效应是指在有机物分子中,由于电负性不同的原子或原子团的影响,使整个分子中成键电子云向某一方向移动,从而使分子发生极化的效应。所谓共轭效应是指由于形成共轭π键而引起的分子性质改变的效应,也称C效应。     

基于柱芳烃的3D超分子聚合物网络的构筑及应用

总结了通过不同的正交非共价键相互作用力,如氢键、π-π堆积、金属配位、主客体作用等,来构筑3D网状结构的超分子聚合物的方法。由于结合了多重的相互作用力,三维网状超分子聚合物在保持动态可逆性质的同时,其结构相对牢固,性能也更加稳定。此外,还概述了3D网状结构的超分子聚合物在催化、药物控释、检测、传感等方面的应用。     

碳纳米管/金属复合结构原子沉积机制及调控方法

利用分子动力学方法研究了两种典型金属原子在碳纳米管表面沉积的物理过程、结构形态及关键影响因素,并提出控制和改善金属原子对碳纳米管表面包覆能力的方法.结果表明,碳纳米管对金属的吸附作用和金属之间的聚合作用共同决定了金属在碳纳米管表面的沉积形态.为了使更多金属原子包覆碳纳米管,对于吸附能力强的金属,需要增加沉积过程的环境温度,而对于吸附能力弱的金属,则需要降低沉积过程的环境温度.与此同时,带电金属原子在沉积过程中能够有效促进吸附能力弱的金属原子对碳纳米管表面形成包覆.     

地球物理场对煤吸附瓦斯特性的影响

研究含瓦斯煤层所处的地球物理场对煤瓦斯吸附特性的影响,对煤矿安全开采、煤瓦斯的抽放利用以及煤瓦斯突出的预测预报具有重要意义。笔者总结了地球物理场对煤吸附瓦斯特性的影响,认为地电磁场对煤瓦斯吸附作用机理还有待进一步的研究。并重点探讨了在交变电场作用下煤的吸附特性。利用容量法对3种不同煤样在交变电场作用下的吸附特性进行了实验研究。结果表明：交变电场的作用,并没有改变煤表面的化学性质和物质成分,煤地吸附和解吸仍很好地遵从Langmuir方程和二常数经验公式,并且由于交变电场作用使煤的表面势能增大和焦耳热效应使煤体温度增高,从而减弱了煤的吸附能力,减缓了解吸过程。