膨胀石墨负载氮掺杂二氧化钛降解甲基橙的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了膨胀石墨负载TiO2和负载氮掺杂TiO2(N-TiO2)光催化剂,用XRD和SEM对样品进行表征,并以甲基橙溶液为目标降解物进行光催化性能的评价。结果表明:纳米TiO2可牢固地负载在膨胀石墨表面和层间,当达到吸附平衡后,煅烧温度为500℃条件下制备的膨胀石墨负载N-TiO2光催化剂在加入量为10 g/L、反应时间60 min的条件下,对初始浓度为15 mg/L的甲基橙溶液的降解率达到95.2%。     

膨胀石墨对大豆油吸附性能研究

为研究膨胀石墨对大豆油的吸附性能,采用化学氧化法制备膨胀石墨,分析膨胀石墨的微观结构和形貌.SEM结果显示,所制备的膨胀石墨具有蠕虫状的结构,并且疏松多孔.XRD结果表明,在2θ为26.3°和54.8°处分别有衍射峰,对应碳的(006)和(0012)晶面.以膨胀体积为203 mL/g的膨胀石墨为吸附剂,以大豆油为样品油,研究膨胀石墨对大豆油的吸附性能.结果表明:吸附时间,温度和pH对膨胀石墨的吸附效果影响较大,当吸附时间为2h,温度为15℃,pH为10时,可以得到最佳吸附性能.     

低温电炉法制备膨胀石墨及其在染料废水处理中的应用

采用低温电炉法对传统高温膨胀制备膨胀石墨的方法进行优化,并对其在染料废水处理中的应用进行了研究。考察了氧化剂、插层剂和氧化次数对膨胀体积的影响,并使用SEM、XRD、FT-IR对样品进行外观形貌和结构表征。研究结果表明:使用高锰酸钾-磷酸-硝酸氧化插层体系一次氧化下并使用低温电炉法进行膨化的效果最好,制备出的膨胀石墨样品膨胀体积为390 m L/g,比表面积252 m2/g。在对活性黄模拟染料废水处理的实验中,考察了膨胀石墨用量、活性黄浓度和温度3个因素对于活性黄模拟染料废水吸附效果的影响,结果表明:对于质量浓度为250 mg/L的活性黄废水,膨胀石墨的最大吸附量可达到180 mg/g;当膨胀石墨添加量为2.0 g/L时处理效果最佳,去除率达到65%;而温度对于吸附过程影响较小。     

膨胀石墨对含油废水的吸附性能研究

选用氧化插层法制备的膨胀石墨为吸附剂。研究膨胀体积对膨胀石墨吸附柴油饱和吸附量的影响。考察膨胀石墨对含油废水动态吸附性能。结果表明,膨胀石墨的膨胀体积越大,其对柴油的饱和吸附量越大,饱和吸附量最大可达54g/g,而活性炭的饱和吸附量仅为4g/g。填充密度为9g/L时,膨胀石墨对含油废水的动态吸附性能较好。膨胀石墨的膨胀体积越大,其对含油废水效果越好。膨胀体积为380 mL/g和100mL/g的膨胀石墨吸附含油废水后其COD由87分别降至53和74,而活性炭仅降为83。     

壳聚糖/膨胀石墨对刚果红的吸附性能

先以天然鳞片石墨为原料,硝酸与磷酸为插层剂,高锰酸钾为氧化剂制备膨胀石墨,再与壳聚糖按一定的配比制备壳聚糖/膨胀石墨复合吸附剂;利用Fourier变换红外光谱（FT-IR)、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对壳聚糖/膨胀石墨进行表征;以壳聚糖/膨胀石墨为吸附剂,对刚果红废水进行吸附,考察壳聚糖/膨胀石墨的配比、吸附剂用量、刚果红质量浓度、吸附时间对吸附效果的影响. 实验结果表明：壳聚糖已与膨胀石墨成功结合;当m（膨胀石墨）∶m（壳聚糖）= 3∶1、吸附剂用量为1.75 g/L、刚果红质量浓度为250 mg/L、在室温下吸附40 min时,吸附效果最好;吸附过程更符合Lagergren准二级动力学方程;实验数据与Langmuir等温吸附模型拟合度更好,壳聚糖/膨胀石墨对刚果红的吸附过程为单分子层吸附.     

天然气吸附用活性炭-膨胀石墨复合吸附剂试制

为减弱天然气吸附（ANG）存储过程中的热效应,采取提高吸附剂热导率的技术路线,通过采用正交试验设计法,研制活性炭和膨胀石墨复合吸附剂,并由储罐吸附床典型部位在充放气过程的温度变化,校验复合材料的有效性。结果表明,活性炭比表面积为2074 m2/g时,选择活性炭与膨胀石墨质量混合比例1∶1、膨胀石墨制备时间30 s、制备温度600 ℃、成型压力9 MPa时制备复合吸附剂的热导率最大。设计容积为1385 mL的扁平形储罐,在充放气速率为15 L/min,最大充气压力为3.5 MPa条件下,吸附床填充复合吸附剂时,储罐中心温度波动将减少约12 ℃,应用活性炭-膨胀石墨复合吸附剂能减弱吸附热效应。     

膨胀石墨吸附工业油品的研究

膨胀石墨经氧化插入有机化合物,制备出不同膨胀体积的膨胀石墨.实验表明膨胀石墨可以吸收不同的实验油品,每克膨胀石墨可吸附40～70g实验油品,其滞留吸附量为8～30g.由扫描电镜测定显示样品的表面和内部形成了网络状的孔结构.     

壳聚糖/膨胀石墨对刚果红的吸附性能

先以天然鳞片石墨为原料，硝酸与磷酸为插层剂，高锰酸钾为氧化剂制备膨胀石墨，再与壳聚糖按一定的配比制备壳聚糖/膨胀石墨复合吸附剂；利用Fourier变换红外光谱（FT-IR)、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对壳聚糖/膨胀石墨进行表征；以壳聚糖/膨胀石墨为吸附剂，对刚果红废水进行吸附，考察壳聚糖/膨胀石墨的配比、吸附剂用量、刚果红质量浓度、吸附时间对吸附效果的影响. 实验结果表明：壳聚糖已与膨胀石墨成功结合；当m（膨胀石墨）∶m（壳聚糖）= 3∶1、吸附剂用量为1.75 g/L、刚果红质量浓度为250 mg/L、在室温下吸附40 min时，吸附效果最好；吸附过程更符合Lagergren准二级动力学方程；实验数据与Langmuir等温吸附模型拟合度更好，壳聚糖/膨胀石墨对刚果红的吸附过程为单分子层吸附.     

层间组装TiO2蒙脱土的制备及其用于汽油脱硫过程的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2柱撑蒙脱土,并将样品用于FCC汽油的脱硫。利用XRD、SEM、N2吸附/脱附和FT-IR分析技术对制备样品进行表征。考察了钛酸丁酯与Na-MMT的比例以及焙烧温度对样品结构和脱硫性能的影响。TiO2柱撑蒙脱土的比表面积为100~215m2/g,平均孔径为4.0~7.0 nm,总孔容为0.15~0.22 cm3/g。硫容量达到1.65 mg/g,是400℃焙烧原土硫容量的2倍。     

膨胀石墨微结构表征及其储能复合材料的制备

以膨胀石墨为吸附介质,制备新型的相变储能复合材料.对膨胀石墨的制备及微结构的表征、有机相变材料的热物理性能测试、复合相变材料的制备及其储(放)热性能的测试等进行了试验.试验结果表明,可膨胀石墨在600 w微波输出功率下处理10～15 s后,可以制得具有良好吸附性能的膨胀石墨材料.电镜观测和压汞分析都显示,膨胀石墨具有丰富的孔隙结构,孔隙尺寸以微米级为主.由于膨胀石墨为非极性材料,且具有多孔性质,很容易吸附有机相变材料,其最佳的吸附比例为12.5 mL/g.进行吸附处理后所制得的相变储能复合材料,具有明显的储能效应,能够起到调节环境温度的作用,同时根据上述特点可以达到将能量在不同的时间和空间进行转换的目的.     

Preparation of calcium carbonate particles coated with titanium dioxide

The preparation of a new mineral composite material, calcium carbonate particles coated with titanium dioxide, was studied. The mechanism of the preparation process was proposed. The new mineral composite material was made by the mechanoehemieal method under the optimum condition that the mass ratio of calcium carbonate particles to titanium dioxide was 6.5:3.5. The mass ratios of two different types of titanium dioxide (anatase to rutile) and grinding media to grinded materials were 8:2 and 4:1 respectively, and the modified density was 60%. Under this condition, the new material was capable of forming after 120-min modification. The hiding power and oil absorption of this new material were 29.12 g/m2 and 23.30%, respectively. The results show that the modification is based on surface hydroxylation. After coating with titanium dioxide, the hiding power of calcium carbonate can be improved greatly. The new mineral composite materials can be used as the substitute for titanium dioxide.     

聚苯乙烯-硫脲/二氧化钛复合材料对水中铅和汞离子吸附的研究

用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作为偶联剂,对纳米二氧化钛进行表面改性,以偶氮二异丁睛为引发剂,使苯乙烯和烯丙基硫脲在其表面发生聚合,制成了聚苯乙烯-烯丙基硫脲/二氧化钛复合材料。用红外光谱、扫描电子显微镜/X射线能谱对合成材料进行结构及元素组成分析。将聚苯乙烯-硫脲/二氧化钛复合材料作为固相萃取填料,制成固相萃取小柱,富集水中Pb2+和Hg2+,以硝酸和三乙醇胺的混合液作为洗脱剂洗脱目标化合物。采用ICP/MS分析法测定Pb2+和Hg2+的含量。实验结果表明:合成的聚苯乙烯-硫脲/二氧化钛复合材料作为固相萃取填料对Pb2+和Hg2+的吸附容量分别为16.5 mg/g和18.9 mg/g,SPE-ICP/MS测定水中Pb2+和Hg2+的最低检出限分别为0.012μg/L和0.048μg/L。     

MnOx纳米材料的合成及其在染料废水处理中的应用

利用乙醇还原高锰酸钾制得纳米锰氧化物,借助能谱分析（EDS）和扫描电镜（SEM）对产物的晶相及形貌进行了表征.并以锰氧化物为吸附剂,研究了其对亚甲基蓝的动力学、吸附平衡的影响.结果表明：所制得的锰氧化物为无规则状纳米颗粒,吸附平衡更符合Langmuir等温模型,最大吸附量为228.31mg·g-1.     

纤维素/二氧化钛复合材料的光催化性研究

通过控制尿素分解速率来改变体系pH的方法,将钛酸丁酯水解的胶体二氧化钛吸附到天然高分子纤维素上,得到纤维素/二氧化钛复合材料.分别以紫外光或太阳光为光源,研究纤维素/二氧化钛复合材料对甲基橙水溶液的催化降解性能.用傅里叶红外光谱仪表征了复合材料的结构.结果表明:二氧化钛与纤维素形成的氢键等分子间作用力使二氧化钛被吸附到纤维素上,复合材料出现787cm 1的O Ti O键的吸收峰.纤维素与钛酸丁酯的较佳比例为20g与4.3mL.在紫外光照射100min下,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为100%;在太阳光照射150 min,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为81%;复合材料可反复降解甲基橙水溶液5次.本实验合成的纤维素/二氧化钛复合材料具有可完全生物降解、能利用太阳光、反复催化降解甲基橙水溶液的特性,可应用于处理甲基橙等染料废水.     

S/石墨烯复合材料的水热法制备及其电化学性能研究

采用水热法制备了S/石墨烯复合材料,并利用XRD,SEM,TEM等手段考察了其微观结构及形貌特征,发现石墨烯呈现多层状,与硫复合后能将其充分包覆。以复合材料为正极、锂为负极组装成扣式电池进行CV,EIS及充放电等电化学性能测试。结果表明:添加石墨烯后硫正极的可逆性明显改善,多次充放电后电池内阻有所增加,在0.3mA/cm2电流密度下放电,首次放电比容量为1 145mAh/g,经30次充放电循环后仍可稳定在500mAh/g。     

铜(Ⅱ)离子印迹聚合物的制备及其吸附性能研究

以铜离子为模板,以3-氨基丙基-三乙氧基硅烷为偶联剂,纳米TiO2/SiO2为载体,利用表面离子印迹技术,在纳米TiO2/SiO2表面聚合形成了铜离子印迹聚合物.详细研究了铜离子印迹聚合物的吸附性能和选择性.实验结果表明,与非印迹聚合物相比较,铜离子印迹聚合物对铜离子具有较好的识别性和选择性.铜离子印迹聚合物与非印迹聚合物的吸附量分别是36.51mg g-1和11.79mg g-1.该法的检出限为0.17ng mL-1,相对标准偏差为1.97%.将该印迹聚合物用于自来水、青海湖水和扎陵湖水中的铜离子的分离富集和测定,分析结果令人满意.     

石墨炉原子吸收分光光度法测定钛白粉中的微量铅

利用氢氟酸-硝酸体系溶解钛白粉样品,以磷酸二氢铵为基体改进剂,用石墨炉原子吸收分光光度法测定钛白粉中有害金属元素铅含量。结果显示,该方法的检出限为0.79ng/ml,加标回收率为97.0%～103.0%,相对标准偏差2.6%～5.2%。该方法用于钛白粉中微量铅的测定,简便快捷,效果理想。     

反应温度对水热合成二氧化钛微粒的影响

采用水热合成工艺,以钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)为前驱体,通过改变水热合成反应的温度,合成了不同晶型和形貌的二氧化钛(TiO2)微粒。使用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对产物进行表征。结果表明:水热反应的温度对TiO2微粒的晶型、晶粒尺寸和形貌有较大影响。随着水热反应温度的增加,二氧化钛微粒的晶粒粒径越来越大,结晶程度越来越完整,形貌也越来越规则。当水热反应温度较低时(80℃),晶型以锐钛矿为主,衍射峰峰宽较宽,峰强也较弱,晶粒刚开始发育;随着反应温度增加,开始出现金红石晶型,衍射峰锐化,峰的强度增强,晶粒粒径增大,晶粒逐渐发育完全;当反应温度达到160℃时,以金红石晶型为主,晶粒发育完全,结晶完善。     

介孔活性炭的制备及其高湿储甲烷性能

天然气是一种清洁能源,作为汽车代用燃料以及从天然气开采地到各用户单位之间的运输,都需要有效的存储技术.天然气水合物（NGH）能够降低甲烷存储的成本,而多孔材料孔内生成气体水合物能够有效提高储气密度,本研究目的是合成在孔内能够生成甲烷水合物的低成本高性能吸附剂.首先以农业废弃物玉米芯为原料,采用KOH活化法制备活性炭,其湿储甲烷最优合成条件为：在400,℃炭化30,min,碱炭质量比5∶1、850,℃活化1.0,h合成出C-8高性能活性炭,其孔容达到2.264,cm^3/g,比表面积为2 993,m^2/g,孔径分布主要集中在2～3,nm.合成的C-8是非常好的甲烷湿储吸附剂,在水炭比为3.68时在9.40,MPa下CH4达到最大吸附量为69.66%,是其干燥样品最大吸附量的3.25倍,并可以在较大压力范围内使存储的甲烷提供平稳的放气量,有望作为新型的甲烷水合物存储吸附剂应用于天然气汽车上.     

溶解性有机质对黑炭吸附和解吸苯并[a]芘的影响

通过静态吸附实验,研究了3种不同类型的溶解性有机质（L-苯丙氨酸、蛋白胨和柠檬酸）对苯并[a]芘（BaP）在黑炭表面吸附解吸的影响.结果表明,3种溶解性有机质的存在均会增加BaP在黑炭表面吸附的非线性程度.L苯丙氨酸和蛋白胨的存在均可以抑制BaP在黑炭表面的吸附,同时促进了BaP的解吸,这主要取决于L-苯丙氨酸和蛋白胨对BaP的增溶作用.但是由于BaP可以分配到黑炭表面吸附态的蛋白胨中,在相同添加浓度下,L-苯丙氨酸对BaP吸附的抑制作用更强.与L-苯丙氨酸和蛋白胨相反,柠檬酸的存在增加了BaP在黑炭表面的吸附并减小了吸附过程的可逆性,这主要是由于吸附在黑炭表面的柠檬酸对BaP的吸附作用.当柠檬酸的浓度从0 mg· L-1增加到50和100 mg·L-1时,BaP的吸附能力参数Kd值（在ce=100 μg·L-1下）分别从119 268 mL·g-1升高到134 877和180 639mL·g-1,解吸滞后指数H分别从0.44减小到0.41和0.39.本研究为预测多环芳烃在溶解性有机质污染的环境中的分布特征和最终归趋提供了理论依据.