木质素离子印迹聚合物的制备及其对Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

以Cr(Ⅵ)为模板离子,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,将木质素磺酸钠与功能单体丙烯酰胺(AM)接枝共聚制备木质素离子印迹聚合物(L-IIP),通过单因素试验和正交试验优化了L-IIP的制备条件,利用FT-IR、SEM-EDS和孔径分析对L-IIP的结构进行了表征,采用准一级动力学方程、准二级动力学方程、Langmu...     

氮氧掺杂木质素基炭材料的制备及其电化学性能

以工业废弃物木质素磺酸钠为碳源,高含氮量的三聚氰胺为氮源,通过共混物直接热解制得高氮氧含量的木质素基炭材料(NSL-x),当三聚氰胺与木质素磺酸钠的质量比值为2、4和6时,分别标记为NSL-2、NSL-4和NSL-6;采用SEM、XRD和XPS等方法对其形貌和结构进行了表征。结果表明:NSL-x整体是由尺寸为几百纳米到几微米的无规则炭块堆积而成;氮氧掺杂并没有改变其形貌和结晶结构,炭化产物以无定形碳为主。炭材料NSL-4含氮量可达2.41%,含氧量达到20.12%,同时NSL-4中所含的羰基最高(10.27%)。样品的电化学性能测试结果表明:以6 mol/L KOH为电解液,在0.1 A/g的电流密度下,NSL-4的比电容达到229 F/g,在20 A/g的高电流密度下,比电容仍维持在137 F/g。在10 A/g的电流密度下,经过10 000次的充放电循环测试,NSL-4的库伦效率仍然保持在100%左右,比电容仅下降了1%,表现出良好的倍率性能和极佳的电化学稳定性。     

木质素基多孔炭材料的制备及应用研究进展

木质素是无定型态的高度交联的多酚芳香族聚合物,来源广泛,碳含量丰富,适合用于多孔炭材料的制备.将木质素用于制备多孔炭是实现资源化利用,解决木质素难以大量高效利用而造成环境污染问题的重要途径.本文主要介绍了近些年来,以木质素为炭前驱体,通过物理、化学活化法制备出的以微孔为主的活性炭及采用模板法制备出的介孔炭材料工艺研究情...     

低温竹炭对Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

研究了低温竹炭的粒径、用量、Cr(Ⅵ)初始浓度与吸附时间对Cr(Ⅵ)离子附性能的影响,采用正交试验法对最佳吸附条件进行优化.结果表明,低温竹炭对Cr(Ⅵ)离子的吸附最佳条件是:竹炭粒度80～100目,吸附时间120 min,Cr溶液初始浓度10 mg/L,竹炭用量0.9 mg.     

木质素/聚苯乙烯基水处理吸附材料的制备与吸附性能

木质素是重要的造纸工业副产物,可用于制备水处理用吸附剂。以木质素磺酸钠和聚苯乙烯为原料,通过Mannich反应制备了木质素/聚苯乙烯基水处理吸附材料,并研究其对染料水溶液中罗丹明B的吸附性能。结果表明:制备的吸附材料比表面积为269.77 m2/g、平均孔径21.09 nm,表面含有丰富的活性基团;该材料对罗丹明B具有良好的吸附性能,饱和吸附能力达到65.46 mg/g;准二级动力学模型和Langmuir模型与吸附过程拟合度较高,吸附主要发生在初始阶段,吸附作用主要受到化学吸附控制且属于单层吸附。     

木质素基炭纳米片的制备及其电化学性能

为了获得性能优良、成本低廉的二维炭材料,选择木质素磺酸钠为碳源、硼酸作为模板剂,经溶液混合、高温炭化和沸水回流等过程制得木质素基炭纳米片,当m(硼酸)∶m(木质素磺酸钠)为1∶1、5∶1和10∶1时,分别标记为SLB-1、SLB-5和SLB-10。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段分析了炭纳米片的微观形貌,采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和激光拉曼光谱等手段检测了炭纳米片的晶体结构、元素组成和表面性质,通过循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)等方法检测了炭纳米片的电化学性能,结果表明:SLB-5具有完好的二维片层结构,通过调整硼酸与木质素磺酸钠的质量比,可以有效调控炭纳米片的厚度。SLB-5具有一定的石墨化程度,模板剂被完全去除,含氧元素高达16.63%,同时,SLB-5炭纳米片厚度达到纳米级,电流密度为1 A/g时比电容为350.79 F/g,电流密度增加到10 A/g时比电容仍可以保持79.95%,循环5 000次后比电容可以保持90%以上。     

玉米芯改性吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

高浓度的Cr(Ⅵ)已成为生态环境的主要污染源,为探索廉价高效的Cr(Ⅵ)处理技术,使用磷酸对玉米芯进行热改性处理,研究pH、投加量、振荡时间和Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对于吸附效果的影响,并对改性前后的吸附性能进行对比分析。结果表明:较低的pH有利于吸附的进行,pH=1条件下,改性玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,去除率达到89.6%;随着投加量增加,吸附效果逐渐提高。吸附过程在80min左右基本达到平衡,满足准二级吸附动力学模型;吸附等温线满足Freundlich与Langmuir方程,相关系数均达到0.999;吸附过程为吸热过程,随着温度的上升,吸附容量逐渐增大。相同实验条件下,对于10mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,投加20g/L的玉米芯,改性处理将去除率提高22.8%,改性处理后玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附性能得到明显提升。     

原位固化落叶松单宁对Cr( Ⅵ )的氧化还原吸附

研究了树皮原位固化落叶松单宁对水溶液中Cr6 的吸附特性。结果表明,Cr6 在该吸附剂上的吸附属于氧化还原吸附,即Cr6 首先被还原为Cr3 ,然后被吸附。当温度为303 K、pH值2.0、Cr6 的初始质量浓度为297.3 mg/L时,该吸附材料对Cr6 的平衡吸附量为183.6 mg/g,随着温度的升高平衡吸附量增加。pH值对平衡吸附量的影响较大,静态吸附时,产生最大吸附容量的pH值为2.0,这是由于该pH值条件有利于Cr6 的还原反应。该吸附材料对Cr6 的吸附平衡符合Freundlich方程;吸附动力学可以用拟二级速度方程来描述。固定床吸附实验表明,当原料液的Cr6 质量浓度为232.4 mg/L,流出液的体积约为120个床层体积时达到穿透点。     

降解木基多孔炭材料的制备及其性能研究

为得到电化学性能优良的超级电容器电极材料,以廉价易得的蘑菇培养基废料降解木为碳源,KOH为活化剂,经水热炭化和高温活化在不同炭化样品与KOH质量比(炭碱比,1:1、1:2和1:3)下制备三维多孔炭材料(PC-1、PC-2和PC-3).通过SEM、TEM、N2吸附-脱附、XPS、XRD、拉曼光谱等测试手段进行表征,结果表...     

纸基炭电极材料的制备及其电化学性能研究

以工业滤纸为炭基材料,聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚醚(普朗尼克F127)为软模板,1,3,5-三甲苯为扩孔剂,在添加3-氨基苯酚(氮源)和六次甲基四胺的条件下进行水热合成反应制得纸基复合材料,并经炭化制得氮掺杂介孔炭化复合材料(NMC-700),进一步KOH活化后制得活化氮掺杂介孔炭化复合材料(ANMC-700),同时以工业滤纸直接炭化制得的炭化滤纸(C-700)样品为对照,采用SEM、TEM、XRD、XPS等方法对3种炭材料进行了表征。研究结果表明:ANMC-700表面形成了粒径0.6～7μm的炭微球,孔结构由随机分布、蠕虫状的孔组成,比表面积高达1 559 m~2/g,孔容为0.80 cm~3/g,且氮原子已经成功掺杂到炭骨架中,含氮量为3.60%,含氧量为13.65%。电化学性能测试结果表明:以6 mol/L KOH为电解质溶液,在1 A/g的电流密度下,ANMC-700的比电容可达284 F/g,在20 A/g的电流密度下其比电容仍能保持在173 F/g,并在此电流密度下经过10 000次循环充放电,其电容保持率在98.6%,表现出良好的电化学稳定性。     

木质素基多孔炭材料及其在水体净化中的应用研究进展

多孔炭材料具有高比表面积、大孔容和结构形貌可调控等优良的物理化学性质,对水体污染物具有良好的吸附性能.木质素是储量丰富的天然生物质资源,具有含碳量高、价廉、易改性等特点,是替代传统化石资源制备多孔炭材料的理想前驱体.本文重点综述了木质素基多孔炭材料的制备方法,及其在水体中对重金属离子、染料、芳香族化合物和抗生素等污染物...     

氮掺杂木质素基活性炭的制备、表征及其吸附性能研究

以碱木质素(AL)作为原料,KOH为活化剂,壳聚糖(CS)为氮源制备氮掺杂木质素基活性炭(N-LAC),采用SEM、XPS和N₂吸附-脱附等温线等方法对活性炭的结构进行表征,并考察了N-LAC对甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的吸附性能。研究结果表明：N-LAC主要由微孔构成,掺氮增大了木质素基活性炭(LAC)的表面孔隙,在制备条件为KOH与AL质量比2∶1、CS添加量(以碱木质素质量计)30%、活化温度800℃、活化时间2 h时,N-LAC的比表面积为1 457.79 m²/g,总孔容为0.789 cm³/g,微孔孔容为0.612 cm³/g,平均孔径为2.165 nm。N-LAC中氮元素主要以吡咯型氮(N-5)和吡啶型氮(N-6)形式存在,氮的掺杂会降低活性炭的石墨化程度。N-LAC吸附MO和MB的吸附动力学结果表明：N-LAC吸附MO符合粒内扩散模型,以表面吸附为主;N-LAC吸附MB符合准二级动力学模型。     

磁性木质素制备及其对染料的吸附性能

纳米材料粒径小、比表面积大、表面能高,具有良好的吸附特性。以磁性纳米颗粒合成的材料作为吸附材料时,不仅表现出高吸附容量,且易于回收和循环使用。本研究以沉淀法合成的超顺磁性Fe_3O_4纳米颗粒为负载物质,以黑液木质素为载体,采用原位吸附法和氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)交联法分别制备磁性木质素Fe_3O_4@木质素和Fe_3O_4@APTES@木质素。采用红外线光谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电镜和振动样品磁强计对磁性木质素进行分析表征,并考察这些磁性木质素对染料(亚甲基蓝、刚果红和甲基橙)的吸附性能。结果显示:通过原位吸附法和交联法均能使木质素负载在Fe_3O_4外层,形成的Fe_3O_4@木质素和Fe_3O_4@APTES@木质素具有核壳结构,饱和磁强度分别为51和22 emu/g,负载前后Fe_3O_4的晶型结构和木质素的分子结构均不受影响。与黑液木质素、Fe_3O_4@木质素相比,利用交联法得到的Fe_3O_4@APTES@木质素对染料吸附性能最好,在颗粒添加量1.5 g/L,吸附温度298 K,初始染料质量浓度100 mg/L条件下,亚甲基蓝、刚果红和甲基橙的最大吸附量分别达到140.2,181.4和71.2 mg/g,吸附后磁性木质素在外磁场作用下能够从体系中分离出来,回收过程简便。     

物理法制备炭陶复合吸附材料及其表征

以木炭和黏土为原料,采用物理法制备炭陶复合吸附材料,讨论温度和保温时间对其吸附性能的影响,采用扫描电镜(SEM)和全自动比表面积及孔径分析仪对其微观结构和孔径分布进行表征,提出原位活化的思路.结果表明:热处理过程中,木炭的收缩在木炭和陶土之间形成发达的孔隙;黏土在烧结之后并没堵塞活性炭的孔隙结构;块状炭陶的吸附性能比粉状的高;炭陶在制备过程中受原位活化作用.在较优的工艺条件下,炭陶复合吸附材料的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值分别为127.5和543.6 mg·g-1.     

酶解木质素炭的制备及其电化学性能研究

以纯化的酶解木质素为碳源,通N2条件下高温炭化1、2和3 h制备了酶解木质素炭LC1、LC2、LC3.采用SEM、TEM和氮气吸附/脱附等温线对炭材料进行分析,结果表明:LC1、LC2、LC3的表面具有微孔、介孔和大孔结构,其比表面积分别为894.75、1376.74和776.47 m2/g,孔容分别为0.41、0.7...     

固液体系中Cr(Ⅵ)吸附的动态模拟

在离子质量浓度25~100 mg.L-1和红壤吸附剂质量浓度50~150 g.L-1范围内分析测试了固液体系中Cr()的吸附速率.结果表明,红壤具有较强吸附Cr()的能力,其吸附速率在初始2 h内很高,但随时间的延长逐步降低并在10 h左右趋向于零.溶液起始Cr()浓度和吸附剂浓度对吸附速率有显著影响,随起始Cr()浓度增大,吸附达到平衡的时间延长;起始吸附剂浓度增大,吸附平衡时间缩短.提出的红壤Cr()吸附的动态方程在样本检测的浓度范围内具有较高的模拟精确度.     

油茶果壳提取物的改性及对Cr(Ⅵ)与Cu(Ⅱ)的吸附

采用油茶果壳提取物与戊二醛交联的方法,制备油茶果壳提取物改性吸附剂;探讨溶液pH、吸附时间等因素对改性吸附剂吸附铬离子、铜离子的影响,并采用吸附动力学模型进行模拟。结果表明,油茶多酚吸附剂对Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)离子的饱和吸附量分别达到99.6 mg·g~(-1)、71.7 mg·g~(-1);且具有较好的再生吸附性能,当吸附剂使用3次后,吸附剂对Cr(Ⅵ)离子再生饱和吸附量可达83.2 mg·g~(-1)。吸附动力学模型模拟结果表明:该改性吸附剂对Cr(VI)离子吸附的动力学过程可用准一级模型进行模拟,对Cu(Ⅱ)离子吸附的动力学过程可用准二级模型进行模拟。     

自发泡方法制备木质素基高比表面积泡沫炭

【目的】根据木质素结构特点,探究一种木质素基泡沫炭制备方法,为木质素制备新型炭材料提供新的技术方法和产品。【方法】以酶解木质素为碳质前驱体,以氯化锌和酚醛树脂为催化剂和增强剂,在未添加发泡剂的情况下,经混合塑化、发泡、固化、炭化等工艺制备木质素基高比表面积泡沫炭;采用热重分析、扫描电子显微镜和氮气吸附等方法分析木质素发泡机理、过程以及制备的泡沫炭结构;通过测试泡沫炭的密度、机械性能、开孔率等质量指标,探讨发泡温度、氯化锌和酚醛树脂用量对泡沫炭结构的影响。【结果】热重分析结果表明,氯化锌显著催化并降低木质素热分解温度,使木质素发生热分解的温度与发生软化/塑化的温度重合,为木质素热分解产生的挥发性物质发挥发泡功能提供合适温度区域,酚醛树脂与木质素之间形成的三维网状结构赋予发泡前驱体较好的韧性和强度,为木质素自发泡提供基础。160～180℃是合适的发泡温度;氯化锌用量显著影响泡沫炭的密度和孔隙率,酚醛树脂用量主要影响泡沫炭的孔泡尺寸和开孔率。在未添加发泡剂的情况下,采用自发泡方法制备出体积密度为0.26～0.46 g·cm^-3、孔隙率为74%～85%、开孔率为82%～9...