1 1.上海师范大学 化学与材料科学学院, 上海 200234
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
3 3.上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200444
在轨高真空环境下, 航天器所用非金属材料会释放出碳氢类、硅氧烷等有机分子污染物, 沉积在航天器光学系统等敏感表面, 影响航天器性能和使用寿命。沸石分子吸附涂层可以实时吸附空间污染物, 但对其吸附作用机制还缺乏深入研究。为深入分析空间污染物分子在沸石内部的吸附机制, 本工作采用巨正则蒙特卡洛方法模拟计算了NaY沸石对三种典型空间污染物(甲苯(C7H8)、邻苯二甲酸二甲酯(C10H10O4)和八甲基环四硅氧烷(C8H24O4Si4))的吸附行为(吸附等温线、吸附热曲线和粒子密度分布图)。模拟和实验数据的对比分析验证了计算模型和方法的合理性。在超高真空条件下, NaY沸石对空间污染物表现出较高的吸附量, 但其饱和吸附量随着分子尺寸的增加而降低(C7H8>C10H10O4>C8H24O4Si4), 其中八甲基环四硅氧烷分子的饱和吸附量仅为8个分子, 远低于甲苯的36个分子。污染物分子在沸石内部的密度分布图显示, 三种污染物均优先吸附于NaY沸石的“超笼”位点。本研究系统分析了NaY沸石对典型污染物的吸附机制, 为高吸附性能的沸石分子筛吸附涂层的研发提供了理论指导。
蒙特卡洛模拟 NaY沸石 吸附机理 空间污染物 Monte Carlo simulation NaY zeolites adsorption mechanism space contaminants
以镍铁渣为原料, 加入硝酸和表面活性剂对其矿物相改性, 制备改性镍铁渣吸附剂, 考察表面活性剂种类、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)掺量、吸附剂掺量、溶液初始pH值、Cr(VI)浓度对Cr(VI)吸附效果的影响。结果表明: 镍铁渣经改性后可制得结构疏松、比表面积高达180.6 m2/g的无定形SiO2; 改性镍铁渣对Cr(VI)的吸附率在10 min内可达到90%, 吸附等温线符合Langmuir模型, 最大理论吸附容量为42.55 mg/g, 吸附动力学符合拟二级动力学模型。改性镍铁渣吸附剂对Cr(VI)的吸附机理主要是物理吸附和氧化还原, 即吸附剂表面范德华力将HCrO -4吸附至吸附剂表面, CTAB提供的电子对将Cr(VI)还原为Cr(III)。对镍铁渣改性获得的高比表面积无定形SiO2不仅可以有效吸附净化Cr(VI), 同时可以实现镍铁渣资源化利用, 达到以废治污的目的, 具有良好的环境效应和经济效益。
镍铁渣 无定形二氧化硅 重金属 吸附机理 吸附剂 表面活性剂 ferronickel slag amorphous silica heavy metal adsorption mechanism adsorbent surfactant
昆明理工大学建筑工程学院, 云南省土木工程防灾重点实验室, 昆明 650500
磷石膏是磷化工企业湿法生产磷酸时排出的工业废渣, 因含有大量磷、氟及碱金属盐等杂质, 简单堆放填埋处理会带来占用耕地及污染环境等问题。目前最有前景和效益的处理方式是将磷石膏转为α半水石膏(α-HH), 但磷石膏的可溶磷、共晶磷及可溶氟等有害杂质是影响磷石膏制备α-HH的主要障碍。因此磷石膏中有害杂质的预处理及α-HH晶体微观形貌调控措施是以磷石膏为原料制备α-HH的研究重点。本文全面综述了磷石膏的理化特性、有害杂质对石膏性能的影响及预处理措施、α-HH制备方法及晶体微观形貌调控等方面的研究现状, 探讨了不同预处理措施及α-HH制备方法的优缺点, 并对转晶剂调控α-HH晶体微观形貌的机理进行了总结, 最后提出了下一步有待解决的问题。
磷石膏 杂质 预处理 α半水石膏 制备方法 转晶剂 晶体形态 吸附机理 phosphogypsum impurity pretreatment α-hemihydrate gypsum preparation method transforming agent crystal morphology adsorption mechanism
1 陕西科技大学资源与环境学院, 陕西 西安710021
2 清华大学环境学院, 北京100084
通过静态批次实验研究旱田黄土对Pb(Ⅱ)和氯吡硫磷的共吸附行为, 使用SEM, FTIR, XRD和理论分析揭示共吸附机制。 实验结果发现: 黄土对Pb(Ⅱ)和氯吡硫磷的共吸附符合Langmuir等温线方程, 经计算得出的理论吸附容量qm分别为12.5和0.64 mg·g-1, 准二级动力学方程能更好地描述反应行为。 吸附反应后, 黄土表面形貌变化很小, FTIR图谱中的某些波峰红移、 消失或强度减弱, 综合XRD图谱及理论分析, 认为: 旱田黄土对Pb(Ⅱ)的吸附为表面配位络合和范德华力的作用, 以化学吸附为主; 而氯吡硫磷的去除涉及到黄土有机质对氯吡硫磷大分子的截留作用, 以及氢键、 范德华力的作用, 以物理吸附为主, 兼有化学吸附的贡献。 旱田黄土有机质对Pb(Ⅱ)和氯吡硫磷的吸附有重要贡献。
黄土 氯吡硫磷 共吸附机制 Loess Pb(Ⅱ) Pb(Ⅱ) Chlorpyrifos Co-adsorption mechanism 光谱学与光谱分析
2013, 33(8): 2137
西北农林科技大学食品科学与工程学院, 陕西 杨凌712100
采用不同化学屏蔽方法和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析, 对灭活酿酒酵母菌吸附展青霉素的机理进行了研究。 化学屏蔽法与酿酒酵母菌对展青霉素的吸附结果表明: 酿酒酵母菌经过丙酮和NaOH处理后对展青霉素的吸附明显增加, 而经过氨基甲基化和羧基酯化处理的酵母菌对展青霉素的吸附能力显著下降, 细胞壁上的羧基和氨基参与了吸附过程。 红外光谱分析结果表明, 吸附前后红外光谱图发生了一些变化, 与变化有关的主要是存在于细胞壁蛋白质和糖类上的氨基、 羧基和羟基。
FTIR光谱法 灭活酿酒酵母菌 展青霉素 吸附机理 FTIR Inactivated cider yeast Patulin Adsorption mechanism
1 东北农业大学资源与环境学院, 黑龙江 哈尔滨150030
2 Faculty of Agriculture, Food and Environment, The Hebrew University of Jerusalem, Rehovot76100, Israel
以低成本稻壳灰作为吸附剂, 使用FTIR, SEM, XPS, XRD, XRF等分析手段, 研究稻壳灰对Cr(Ⅵ)的去除机制。 FTIR研究表明酰胺Ⅱ带, Si—O—Si, O—Si—O等在Cr(Ⅵ)去除过程中有一定贡献。 由SEM图片清晰可见： 吸附Cr(Ⅵ)后, 稻壳灰表面分布有众多的光亮沉积物。 XPS图谱证明： 稻壳灰的主要组成元素为C, N, O, P和Si； C元素的存在状态以醛酮类为主, 含C官能团与Cr(Ⅵ)发生了配位反应； N元素以—NH2形态为主, Cr(Ⅵ)可能以静电作用与含N基团结合, 并以物理吸附为主； Si的存在以Si—O为主, 含Si官能团可能与Cr(Ⅵ)发生了配位反应。 XRD分析结果表明： 谱图中出现的峰是典型的SiO2特征峰； 稻壳灰的结晶度增加, 表明稻壳灰与Cr(Ⅵ)形成了具有晶体结构的金属化合物。 XRF研究发现, K, Na, Mg和Ca的元素含量在吸附前后有所变化, 另有两种新元素出现, 这说明吸附过程存在离子交换机制。 所有这些皆表明： 各种官能团在Cr(Ⅵ)去除过程中的角色各不相同, 无机微沉淀机制、 氧化还原机制、 表面络合机制、 离子交换机制等是稻壳灰去除Cr(Ⅵ)的主要途径。 这可以为吸附技术的实际应用提供理论支持。
稻壳灰 生物吸附 吸附机制 Rice husk ash Biosorption Cr(Ⅵ) Cr(Ⅵ) Adsorption mechanism 光谱学与光谱分析
2010, 30(10): 2752
1 东北农业大学资源与环境学院, 黑龙江 哈尔滨150030
2 Faculty of Agriculture, Food and Environment, The Hebrew University of Jerusalem, Rehovot76100, Israel
采用Boehm滴定法量化了低温焚烧稻壳灰表面官能团, 考察了溶液初始pH值和温度对吸附效能的影响, 借助动力学方程和吸附等温线, 研究了稻壳灰对Cr(Ⅵ)的吸附性能, 利用红外图谱、 扫描电镜表征了稻壳灰的表面形貌和吸附机理。 结果表明: 在pH值为5时, 稻壳灰对Cr(Ⅵ)取得最优去除效果, 吸附前后溶液pH值变化很小。 稻壳灰对Cr(Ⅵ)有较强的去除能力, 对于20 mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液, 最高去除率能达到95%左右, 达到《污水综合排放标准GB8978—1996》1～2级标准。 吸附过程能更好地符合准二级反应动力学方程和Langmuir等温线方程, 饱和吸附容量可达3.277 6 mg·g-1。 红外光谱表明酰胺Ⅱ带、 Si—O—Si、 O—Si—O等在Cr(Ⅵ)吸附过程中可能有重要贡献。 扫描电镜图片表明吸附Cr(Ⅵ)后, 稻壳灰表面分布有众多的光亮沉积物, 有条带状或不规则点斑出现, 推测无机微沉淀和氧化还原机理在吸附过程中起重要作用。 稻壳灰是一种价格低廉、 有应用潜力的高效吸附剂, 可以用于水体重金属污染的治理修复。
稻壳灰 生物吸附 吸附机理 Rice husk ash Cr(Ⅵ) Cr(Ⅵ) Biosorption Adsorption mechanism 光谱学与光谱分析
2010, 30(9): 2345
