碳纳米管对水体污染物吸附的研究进展

碳纳米管是目前备受关注的一类新型碳材料.碳纳米管独特的结构赋予了其优异的吸附能力,从而碳纳米管被广泛应用于水体处理领域,去除水体污染物.本文重点介绍近些年来碳纳米管在处理水污染中的应用,包括重金属离子、非金属离子和有机污染物等.     

碳纳米管薄膜电极电容去离子研究

采用低压化学气相沉积方法制备碳纳米管薄膜电极，研究碳纳米管薄膜的电容去离子行为.碳纳米管薄膜主要由中孔和部分大孔组成，适合电容去离子应用.详细研究了工作条件（流速、电压）和离子特性对碳纳米管薄膜电容去离子性能的影响.结果表明：电极电压越高，除盐率越高；存在一个最佳流速，此时除盐率最高；离子半径越小，电荷越小的离子，更容易吸附.     

碳纳米管吸附性能研究进展

碳纳米管因其优良的物理化学性能受到了很大的关注，本文主要总结碳纳米管对氢气、有机物及无机离子的吸附，总结碳纳米管吸附性能的应用及发展前景。     

碳纳米管对酚类物质的吸附研究

研究了碳纳米管对甲酚、对苯酚、对硝基苯酚以及α-萘酚的吸附,测定了不同浓度下碳纳米管对这4种物质的吸附量,并采用Langmuir方程、Freundlich方程进行拟合,探讨了其可能的吸附机理.结果表明:碳纳米管对α-萘酚具有很好的吸附效果,而对苯酚的吸附效果最差;对甲酚和α-萘酚的吸附比较适合用Langmuir方程描述,而对硝基苯酚的吸附用Freundlich方程描述较为适合.     

离子液体负载型碳纳米管吸附除砷研究

通过浸渍法制备4种离子液体负载型碳纳米管吸附材料,分别采用静态法和动态法考察其对溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除性能。研究结果表明:负载离子液体的碳纳米管对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)具有较强的吸附作用,吸附过程属于单分子层的化学吸附,吸附行为符合Langmiur吸附;Im-CNT,tBu-CNT,Nme-CNT和Nmb-CNT这4种吸附材料对As(Ⅲ)的去除效果优于对As(Ⅴ)的去除效果;负载氮氧杂冠醚型离子液体的碳纳米管对砷的去除效果比负载咪唑型离子液体的碳纳米管的去除效果更优,说明冠醚型离子液体的空腔结构对砷具有良好的配合性能,同时,冠醚结构中取代烃基的长度对砷的去除也有一定的影响。     

酵母菌对锌离子的吸附研究

研究了啤酒酵母对Ｚｎ＾２＋的吸附行为,酵母菌能有效结合Ｚｎ＾２＋、ｐＨ＝６时吸附量大、工及Ｃａ６２＋、Ｍｇ＾２＋对吸附量影响不大,常温可进行吸附,其吸附模型符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附方程。     

碳纳米管负载离子液体对铜离子吸附研究

采用浸渍法将手性离子液体1-乙基-3-甲基咪唑L-酒石酸盐(EMIML-Tar)负载到羧基化多壁碳纳米管(CNTs)上,对水溶液中Cu~(2+)进行吸附,考察了离子液体加入量、EMIML-Tar/CNTs吸附剂用量、Cu~(2+)初始浓度、pH、吸附温度、吸附时间对吸附性能的影响。结果表明,负载离子液体后能显著提高多壁碳纳米管对Cu~(2+)的吸附能力,当Cu~(2+)初始浓度为20 mg/L,吸附剂用量为25 mg,溶液pH为6.0,吸附温度为298 K,吸附时间为30 min时,EMIML-Tar/CNTs吸附剂对Cu~(2+)去除率达96%,吸附量为19.19 mg/g。应用2种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明吸附过程可以很好地用准一级动力学方程描述。     

碳纳米管吸附有机物研究进展

碳纳米管由于其独特的性质和广泛的应用前景,在作为吸附材料方面已引起国内外研究者的广泛兴趣.目前有关碳纳米管对有机物的吸附机理主要集中在以下几种作用：疏水作用、π-π键作用、H键作用、静电作用力等.由于碳纳米管在吸附有机物时,以上几种作用力可能同时存在,因而很难仅通过一种机理来预测碳纳米管对某有机物的吸附作用.不同类别的物质的吸附作用,起主导作用的吸附机理不同.因此,要预测有机物与碳纳米管之间的相互作用力,需要建立不同的吸附模型.另外,研究碳纳米管与有机物的吸附作用,在研究碳纳米管性质、有机物性质的同时,作用环境的研究也显得非常重要.     

羧基碳纳米管对甲基橙溶液的吸附

采用羧基碳纳米管(CNT-COOH)为吸附剂,以甲基橙为模拟污染物,研究了甲基橙在吸附剂上的吸附规律.考察了pH,吸附剂的量,时间,温度对吸附的影响并进一步研究了动力学和热力学.研究结果表明,CNTCOOH对甲基橙具有强烈的吸附作用,吸附行为符合假二阶方程和Langmuir吸附等温模型.通过对吸附过程中的ΔG0、ΔH0、ΔS0等热力学参数的研究,表明吸附过程是一个自发放热过程.溶液的pH值会对吸附容量产生明显的影响,这主要是由于不同的pH值会改变CNT-COOH上的电荷分布.本研究中CNT-COOH在25℃时对甲基橙的吸附量为466.6mg/g.     

活性白土/壳聚糖复合物对多成分金属离子的吸附性能研究

以活性白土、壳聚糖为原料,通过表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对活性白土进行化学改性,将改性后的活性白土与壳聚糖复合制备得目标产物—活性白土/壳聚糖复合物.通过红外光谱(IR)、热重(TG)、X-射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对所制得的复合物进行表征,探究复合物的结构、热稳定性能和形貌.十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性后的活性白土的片层间距由1.831 nm增长到2.299 nm;通过单因素变量法研究活性白土与壳聚糖的适宜配比、吸附剂用量、吸附体系p H值、吸附时间等对吸附效率的影响.结果表明,活性白土与壳聚糖的适宜配比为10∶1;复合物用量为6.000 g,吸附时间为45 min,p H为7时为Pb~(2+)的适宜吸附条件,吸附率为90.21%;复合物用量为10.000 g,吸附时间为45 min,p H为9时为Cu~(2+)的最适吸附条件,吸附率为80.12%;复合物用量为8.000 g,吸附时间为60 min,p H为8时为Zn~(2+)的适宜吸附条件,吸附率为70.31%.     

Effect of synergistic adsorption of anion surfactants and heavy metal ions onto kaolinite surfaces

The experiments were performed in solution for the synergistic adsorption of dodecylbenzene sulfonate and copper ions onto kaolinite surfaces. The results showed that the former enhances the binding constant of copper ions onto kaolinite surfaces, but copper ions deduce the binding constant of dodecylbenzene sulfonate onto kaolinite surfaces. At the same time, they depress the proton release or absorb each other during their adsorption on kaolinite surfaces.     

热处理对多壁碳纳米管储氢性能的影响

文章采用容量法测量在常温下压力升高到10 MPa时,多壁碳纳米管的吸附储氢性能,分析了热处理对碳纳米管的结构和吸附储氢量的影响。采用透射电镜(TEM)、激光拉曼光谱(Raman)和低温N2吸附(BET)对碳纳米管的微观结构进行表征。结果发现,热处理能明显地提高碳纳米管的石墨化程度,热处理后碳纳米管的质量储氢容量从原来的1.90%升高到2.17%。     

泥炭对重金属离子的吸附性能

以泥炭为吸附剂对Pb2 、Ni2 、Cu2 重金属离子进行吸附实验,探讨pH、吸附时间、吸附剂质量浓度对吸附剂吸附性能的影响.实验表明:采用泥炭作为吸附剂时,pH=6、吸附剂质量浓度为2g/L、吸附时间为2 h时对重金属离子的吸附效果最佳,其中,对Pb2 去除效果最好,去除率可达97%;其次是Ni2 ,去除率为83%;吸附效果不好的是Cu2 ,吸附率仅为65%.采用壳聚糖与泥炭复配吸附Cu2 ,吸附率可达到85.28%.     

碳纳米管泡沫体的制备及其对腐植酸的吸附性能

以碳纳米管、聚氨酯发泡剂为主要原料制备出一种新型高效吸附剂,研究了其对天然水中腐植酸的吸附特性.试验中考察了腐植酸溶液pH值与初始浓度、吸附剂用量与吸附时间对吸附过程与效果的影响.试验发现,碳纳米管泡沫体对腐植酸吸附平衡时间约为5 h;在酸性（pH为3.5）及偏酸性条件下（pH为5.5）,1%CNT泡沫体对腐植酸吸附率高;在腐植酸初始浓度低于20 mg/L与在20~40 mg/L时,其吸附率分别为100%和大于80%.研究结果表明,碳纳米管泡沫体是一种新型高效的吸附剂,在酸性与偏酸性条件下对天然水中腐植酸有很好的吸附效果,碳纳米管泡沫体吸附腐植酸符合Langmuir模型.     

IE-FAAS法分析微量金属元素

以D-113阳离子交换树脂分离富集-火焰原子吸收光谱法分析微量金属离子Cu2 ,Co2 .Ni2 .试验考察了溶液酸度对各金属离子的吸附率和洗脱率的影响,选择pH 6.5为试验条件.在pH 6.5的情况下,每克D-113阳离子交换树脂对Cu2 ,Co2 ,Ni2 离子的静态吸附容量分别为7.0×10-3,8.0×10-3,13.0×10-3g.对Cu2 ,Co2 ,Ni2 离子的检出限分别为6.41×10-6,2.38×10-6,1.20×10-6 mol·L-1,相对标准偏差分别为2.12％,1.62％,0.64％.用该法测定标准土壤试样,测定值与标准值相吻合,分析实际水样中的Cu2 ,Co2 ,Ni2 ,结果令人满意.     

Fabrication and characterization of patterned carbon nanotube flow sensor cell

Patterned flow sensor cell consisting of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) network and polydimethylsiloxane (PDMS) are fabricated, based on the process of vacuum filtration, photolithography, and plasma etching. The sensor cell is a composite thin film and packaged to form a flow sensor, and then tested in different flow rates with different liquids, such as deionized (DI) water and NaCl solution. The induced-voltage increases with increasing flowing velocity and liquid concentration. The relation between induced-voltage and sensor cell conductivity is tested in the same liquid at the same flow rate. The higher the conductivity is, the higher the induced-voltage is. Some of the SWCNTs are fixed in the PDMS matrix, simultaneously some of them protrude above the composite thin film, which are exposed to the liquid and contribute to the voltage generation. The fabrication method can make the flow sensor scaled down to dimensions on the order of micrometers, which makes it suitable in very small liquid volumes.     

活性炭表面官能团的氧化改性及其对吸附机理的研究

摘要：本文综述了活性炭表面主要的含氧官能团（surface oxygen groups）,及表面官能团氧化改性的主要方法,并用Boehm滴定法和FT-IR对活性炭表面含氧官能团进行定量和定性分析;分析了表面含氧官能团对有机物和重金属离子的吸附机理的影响;并对其未来研究前景与方向进行了展望。特别强调了对活性炭作为环境纳米材料（物质）的载体在光催化中开展研究的重要性。     

热处理对铜基碳纳米管复合镀膜结构和性能的影响

研究热处理工艺参数对铜基碳纳米管复合薄膜的微观结构和性能的影响,采用超声辅助脉冲电流复合电沉积法在不锈钢基板上沉积制备铜基碳纳米管复合镀膜,再将制备的复合薄膜在H₂中进行热处理.利用X射线衍射谱仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）以及四探针电阻率仪等对热处理后的铜基碳纳米管复合镀膜进行了测试.结果表明,随着热处理温度和时间的变化,复合铜膜的结构、形貌及性能也相应变化;当热处理参数为400℃×2 h时,铜基碳纳米管薄膜的各项性能最佳.     

共价有机骨架/碳纳米管复合材料中锂离子吸附与传输特性的分子模拟

利用分子模拟方法对共价有机骨架 (covalent organic framework, COF)/碳纳米管(carbon nanotube, CNT) 复合材料 COF@CNT 中锂离子 (Li$^{+})$ 的吸附与传输特性开展研究, 明确了 Li$^{+}$ 的吸附位点与吸附顺序, 得到了相应的吸附能, 并观察 COF@CNT 的表观形貌变化. 当达到饱和吸附状态时, COF@CNT 的体积变化率仅为 0.25, 平均电压保持在 2.00 V 以上, 而理论容量则高达 1 402.47 mAh/g. 此外, Li$^{+}$ 在 COF@CNT 内部的电导率大于其在单纯 CNT 中电导率的实测值. 模拟结果可为此类体系的实际应用提供理论基础.     

碳纳米管/壳聚糖复合膜修饰电极测定尿酸的研究

制备了一种碳纳米管/壳聚糖复合膜修饰的玻碳电极,并通过循环伏安法和计时库仑法详细研究了尿酸在复合膜修饰电极上的电化学行为.对诸如支持电解质,溶液pH,富集时间等实验条件进行了优化,结果表明,在pH＝3.95 0.1 mol/L柠檬酸钠盐支持电解质中,尿酸在复合膜修饰电极上具有良好的电化学响应.相对于裸玻碳电极,尿酸的氧化峰电位负移20 mV,峰电流显著提高,锋形更为尖锐,表明复合膜对尿酸的电化学氧化具有一定的催化作用,计时库仑法结果表明尿酸在复合膜修饰电极上为两电子两质子的电子转移过程.尿酸的氧化峰电流与其浓度分别在5.0×10－9～5.0×10－7 mol/L范围内和1.5×10－6～1.0×10－4 mol/L范围内呈良好的线性关系,线性相关系数分别是0.994 7和0.988 4.开路富集120 s后,检出限为5.0×10－9 mol/L.将该复合膜修饰电极应用于人体实际尿样中尿酸的测量,结果令人满意.