钛酸和钛酸钠纳米管的制备及形成过程

利用溶剂热法以钛酸丁脂作为钛源,采用盐酸、氢氧化钠溶液调节体系的pH,在未进行水洗或者酸洗等后处理情况下制备出钛酸（H₂Ti₂O₅·H₂O）、钛酸钠（Na₂T_ⁱ2O₄(OH)₂）纳米管。采用X-射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）和X-射线能谱（EDS）等测试手段对制备出的纳米材料的物性、形貌等进行表征,研究了钛酸、钛酸钠纳米管的形成条件。结果表明,当pH为8～9时产品为钛酸,当pH为12～13时产品为钛酸钠。讨论了纳米管的形成过程,认为反应首先生成钛酸、钛酸钠纳米片,在反应釜高温高压环境下,纳米片边缘相互作用力减小,为了保持结构的稳定性,边缘逐渐发生卷曲,进而形成钛酸或者钛酸钠纳米管。     

钝化剂铁粉对Cd(Ⅱ)的吸附特性

以铁粉为稳定化剂,通过吸附试验,系统分析了多种因素影响下Cd(Ⅱ)在铁粉中的吸附特性;利用吸附等温线、吸附动力学对铁粉吸附Cd(Ⅱ)进行研究,并通过反应前后SEM电镜图和XRD衍射谱图分析吸附反应机理.试验结果表明:铁粉对Cd(Ⅱ)的单位吸附量随初始溶液质量浓度和反应时间的增加呈上升趋势,随铁粉掺量的增加呈下降趋势;初始溶液酸碱度对铁粉吸附Cd(Ⅱ)影响并不大;在Cd(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg·L~(-1),铁粉掺量为20 g·L~(-1),反应时间为48 h的条件下,Cd(Ⅱ)去除率达到94%,平衡吸附量为4.69 mg·g~(-1);Langmuir等温线、Freundlich等温线、R-P等温线和颗粒内扩散模型较为符合本反应;谱图分析得出铁粉去除Cd(Ⅱ)主要通过物理吸附和化学吸附,并以化学吸附为主,具体作用形式包括Cd(Ⅱ)被铁粉还原固定,含铁胶体吸附Cd(Ⅱ)共沉淀,以及静电作用等.     

纳米管钛酸钠薄膜电极的制备、表征及光电化学研究

采用涂覆法制备了纳米管钛酸钠薄膜电极,并用TEM、DRS、XRD和SEM对电极材料和电极表面进行了表征,用光电化学方法研究了纳米管钛酸钠的光电化学行为,通过与TiO2(P25)薄膜电极进行比较,得出了纳米管钛酸钠显示出P型光响应的结论。     

竹炭对水溶液中Cd(Ⅱ)的吸附研究

研究了竹炭对溶液中Cd (Ⅱ) 的吸附行为.考察了酸处理、pH值、竹碳与溶液的接触时间、投料量、吸附温度和Cd (Ⅱ)的初始浓度对吸附的影响.结果表明竹炭对镉离子的吸附是放热过程,并且符合Freundlich吸附模型,在初始浓度为15 mg·L-1、最佳酸度及287K条件下,未经处理的竹炭饱和吸附量达到11.0 mg·g-1,增加竹碳的用量,镉离子吸附率可达99%以上.     

块状花生壳吸附Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的特性研究

研究块状花生壳对Cd2+和Pb2+的吸附特性.考察吸附剂投加量、溶液初始pH、吸附时间和溶液初始浓度等对吸附的影响,在此基础上拟合分析吸附动力学和吸附等温线.结果表明:吸附36h达到平衡,块状花生壳对Cd2+和Pb2+的吸附均符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型.在25℃,Cd2+和Pb2+的初始浓度为100mg/L时,块状花生壳对二者的吸附量分别可达到10.47mg/g和17.37mg/g.     

TiO_2纳米管对Cu(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)的吸附和光催化还原作用研究

以纳米TiO2为原料,采用水热合成法制备TiO2纳米管.FT-IR表征表明含有较为丰富的羟基;XRD表征表明TiO2纳米管主要为锐钛矿相,有少量的金红石相;BET比表面积为96.5m2.g-1.TiO2纳米管吸附Cu(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)的结果表明,吸附符合朗格缪尔吸附等温线模型,Cu(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)的qmon分别为2.41×10-5、13.3×10-5 mol.g-1,K分别为3.95×103、6.35×103 L.mol-1.在300W的紫外灯照射下进行光催化实验,结果表明反应近似符合一级模型,反应级数与金属离子在TiO2纳米管表面的吸附平衡常数相关;TiO2纳米管对Cu(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)具有较高的光催化活性.     

短毛蓼粉末对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附研究

本文以超富集锰植物短毛蓼为研究对象,将短毛蓼粉末制备成吸附剂,采用批量吸附试验的方法,研究溶液pH值、吸附剂投加量、重金属离子初始浓度、温度和时间等对短毛蓼粉末吸附Cd(II)和Cu(II)的影响,通过动力学、等温模型拟合以及FT-IR、SEM-EDS、XRD表征分析,对吸附机理进行探究.结果 表明,短毛蓼粉末对Cd(...     

天然黄铁矿吸附废水中Cd(Ⅱ)的实验研究

分批次实验研究了平衡时间、溶液pH值、Cd(Ⅱ)初始浓度、粒径对天然黄铁矿吸附废水中Cd(Ⅱ)的影响。实验前利用XRD衍射确定黄铁矿的特征,并确定了黄铁矿零电荷点pHPZC为6.4。在吸附平衡时间30 min,pH值6.0,即接近零电荷点时对Cd(Ⅱ)的吸附量最大。初始浓度、黄铁矿粒径对吸附Cd(Ⅱ)的影响表明,最大吸附量分别在Cd(Ⅱ)浓度为350 mg/L和粒径为200目时。实验数据与Freundlich等温线拟合良好。初步探讨了黄铁矿吸附Cd(Ⅱ)的机理。研究表明,天然黄铁矿可以有效除去有毒有害重金属Cd(Ⅱ),是处理工业废水的优良吸附剂。     

昔格达土对水相中Cd(II)的吸附研究

以昔格达土作为吸附剂,对水相中的镉进行了吸附实验研究。结果表明:昔格达土添加量、镉初始浓度、初始pH、温度等对水相中镉的去除效果有影响。在一定范围内,初始pH、温度的增加会提高昔格达土对镉的吸附量及去除率,昔格达土的添加量的增加会降低对镉的吸附量而提高去除率,镉初始浓度的增加会提高对镉的吸附量而降低去除率。昔格达土对镉的最大吸附量是29.4 mg/g。等温吸附过程能够用Langmuir模型进行较好的拟合,拟合的最大吸附量与实验结果基本一致。     

埃洛石纳米管表面修饰及其对次甲基蓝的吸附研究

采用硅烷偶联剂对埃洛石纳米管（HNTs）进行表面修饰,通过透射电子显微镜（TEM）、红外光谱仪（FTIR）、分光光度计等对HNTs的结构和吸附性能进行了表征。结果表明,硅烷偶联剂通过化学键实现了对HNTs的表面修饰,提高了HNTs在溶液中的分散稳定性;适当提高溶液温度、延长吸附时间及增加溶液pH值有助于提高HNTs对次甲基蓝的吸附量。当溶液温度为303K,吸附时间为90min,溶液pH值为7时,表面修饰HNTs的吸附量可达8.91mg/g,相对于表面未修饰HNTs（同等条件下的吸附量为7.83mg/g）明显提高。吸附后的表面修饰HNTs经过再生处理后,吸附量可达到7.66mg/g。     

生物炭对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的单一及竞争吸附研究

分别以玉米秸秆、牛粪为原料,在500oC氮气保护的无氧气氛下热解生成玉米秸秆生物炭(BC)和牛粪生物炭(DMBC),分别探讨两种生物炭对水溶液中4种二价重金属离子(Cu~(2+),Pb~(2+),Ni~(2+)和Cd~(2+))的单一吸附效果,并进行4种重金属在生物炭上的竞争吸附实验,探讨金属离子间在生物炭上的相互作用关系。结果显示,两种生物质原料具有不同的元素组成,BC具有较大的比表面积,DMBC的平均孔径更大。在单一吸附过程中,BC对金属的吸附动力学过程具有相似性,而DMBC对不同金属的吸附速率差异较大。4种重金属离子在生物炭上的等温吸附过程可以用Langmuir方程较好地拟合,吸附容量的顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)Ni~(2+)。通过金属之间的竞争吸附实验,发现在生物炭上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Ni~(2+)和Cd~(2+)竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制。     

水吸附硼氮纳米管电子结构的第一性原理研究

本文采用第一性原理研究了无电场存在时各种极性分子吸附硼氮纳米管(BNNT)的电子结构性质。结果表明：随吸附水分子数目增加BNNT的DOS向低能端移动;BNNT CH4电子结构变化不明显。DOS、Mulliken电荷分布、HOMO/LUMO及其能隙分析一致表明：各种吸附体系中BNNT 3H2O的场发射性能最佳。     

河口水中Cd(Ⅱ)在Fe_2O_3·nH_2O(am.)上的特性吸附及界面电性研究

本文叙述了盐度为5％。的河口水中Cd（Ⅱ）在Fe2O3·nH2O（am）上的吸附等温线以及pH，盐度对吸附百分率的影响，着重讨论了吸附对固-液界面电性的影响和不同盐度（s＝2.5‰;5.0‰;7.5‰）时吸附Cd（Ⅱ）后变化的等电点。结果表明：Cd（Ⅱ）在Fe2O3·nH2O（am.）上的吸附为特性吸附，固液界面的电性变化及等电点移动与体系的pH和Cd（Ⅱ）的吸附量有关。盐度上升，吸附量降低，由吸附～pH曲线和海水中锅的溶存状态可知吸附机理为离子交换～表面络合沉淀过程。     

弱憎水性酸对钛酸纳米管吸附Cu(Ⅱ)的影响及其机理

弱憎水性酸(WHoA)是水体天然有机物的重要组分之一,与腐殖酸等憎水性物质相比,其分子量相对较小,表面有较多的带电官能团,可通过静电或表面络合作用影响金属离子的吸附.本研究选用钛酸纳米管(titanate nanotubes,TNTs)作为吸附剂,探讨了WHoA存在下,Cu(Ⅱ)的吸附等温线、动力学和pH值影响.借助于XPS表征,分析了Cu(Ⅱ)在TNTs表面的吸附形态.结果表明,树脂连续分离法获得的WHoA含有类富里酸荧光基团,与原水相比,苯环类物质减少,亲水性更强.pH=2条件下,WHoA显著影响TNTs对Cu(Ⅱ)的吸附,WHoA浓度为0.15mg·L~(-1)时,Cu(Ⅱ)吸附量最大为23.8mg·g~(-1),这与WHoA表面带负电的亲水基团在Cu(Ⅱ)与TNTs之间的静电桥接作用有关.WHoA的存在会影响Cu(Ⅱ)的Langmuir吸附等温模型,然而并不影响其吸附动力学过程.XPS表征结果证实,WHoA参与了TNTs对Cu(Ⅱ)的吸附,吸附的Cu(Ⅱ)以3种形式存在:通过静电引力直接与TNTs表面的-ONa结合、通过WHoA的-COOH桥接吸附、以Cu(OH)_2形式沉淀吸附.     

CMC-g-PAA/AM/ATP水凝胶对水体中Cd(Ⅱ)的吸附性能及机理研究

在凹凸棒黏土(ATP)的存在下,以羧甲基纤维素(CMC)为主链,过硫酸铵(APS)作为引发剂,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作交联剂,与丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)进行接枝共聚,合成羧甲基纤维素-接枝-聚丙烯酸/丙烯酰胺/凹凸棒黏土(CMC-g-PAA/AM/ATP)复合水凝胶。采用该种材料吸附去除水体中的Cd(Ⅱ),考察溶液初始p H、金属离子浓度、反应时间、反应温度、吸附剂投加量等因素对吸附反应的影响,并借助傅里叶转换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)探究吸附机理。结果表明,初始p H范围在4.0~8.0内吸附效果佳,吸附反应在40分钟内达到平衡,整个吸附过程更符合准二级动力学模型,吸附过程中放热。CMC-g-PAA/AM/ATP可以快速、有效地去除水溶液中的Cd(Ⅱ),吸附机理包括静电作用、络合作用和离子交换作用。     

褐土中Cd吸附特性的研究

土壤重金属污染已经成为全球广泛关注的重要问题,Cd是常见的重金属污染物之一,Cd在植物体中的积累能力或对植物的毒性与它在土壤中的存在形态有关.本文采用Tessier连续浸提法,以临汾郊区褐土为研究对象,研究褐土中Cd的吸附特征.     

多孔壳聚糖膜的渗透性及其对Cd(Ⅱ)离子的吸附性能研究

以邻苯二甲酸二丁酯为致孔剂,制备了一系列多孔壳聚糖膜,SEM研究了各膜的表面及断面结构,FTIR分析了其组成,测定其对小分子物质的渗透性及对Cd(Ⅱ)离子吸附性,探讨了Cd(Ⅱ)离子的浓度、吸附时间、体系pH值、温度等因素对吸附的影响,同时考察了膜再生的方法.结果表明:该多孔壳聚糖膜具有孔隙率高、孔分布均匀、比表面积较大、对小分子物质有强渗透性、不流失、易再生等特点,而且当pH在6.0～7.3范围内,对Cd(Ⅱ)离子的吸附性能较好.     

铌酸盐负载钛酸纳米片对水中Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附研究

钛酸纳米材料具有均一的结构、组成以及独特的物理化学性质,在水处理重金属领域中显示出良好的应用前景.本研究采用一步水热法合成了铌酸盐负载钛酸纳米片(Nb/TiNFs),并研究了Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)在其上的单组分以及复合体系中竞争吸附.XRD、TEM和SEM等证实材料为纳米片状结构,主要晶相为三钛酸盐.Nb/TiNFs对...     

白陶土对Pb(Ⅱ)吸附特性

采用间歇试验研究白陶土对Pb(Ⅱ)的吸附特性,考虑了吸附剂用量、初始溶液pH、离子强度、反应时间、温度及铅初始浓度等因素的影响.间歇试验结果表明,吸附剂用量、pH、离子强度等因素对铅去除影响显著,温度对白陶土吸附能力影响相对较小.在20℃、pH0=5.5、初始浓度200 mg/L、吸附剂用量1g/L下,白陶土对Pb(Ⅱ)的吸附量可达136.33mg/g.动力学试验结果表明,白陶土对Pb(Ⅱ)的吸附为快速反应,10min时的吸附量为最大吸附量的80%,180min内即达到吸附平衡,伪二级动力学模型对白陶土吸附Pb(Ⅱ)的过程拟合较好.Langmuir模型可较好地预测白陶土对Pb(Ⅱ)的等温吸附.热力学试验结果表明,白陶土对Pb(Ⅱ)的吸附为自发与吸热反应,升温有利于吸附反应的进行.白陶土对Pb(Ⅱ)的吸附机制为离子交换、静电吸附与络合反应.