第三章吸附剂结构性能及改性
吸附法去除水中六价铬的研究进展
本次演示旨在探讨玉米秸秆的改性及其对六价铬离子吸附性能的影响。近年 来，随着环境污染问题的日益严重，寻找高效、环保的污染治理材料已成为研究 热点。玉米秸秆作为一种丰富的生物资源，具有很好的应用前景。本次演示将介 绍玉米秸秆的改性方法及其对六价铬离子吸附性能的影响，为环境保护和污染治 理提供新的思路。
三、研究进展
近年来，研究人员针对皮革中六价铬的测定方法进行了大量研究。在样品处 理技术方面，研究者们探索了各种样品预处理方法，如超声波辅助萃取、加速溶 剂萃取、微波辅助萃取等，以提高样品的提取效率和测定准确性。在测定方法与 标准方面，分光光度法、电化学法、色谱法、原子吸收光谱法等都有应用报道， 但各方法之间的准确性和重复性存在差异。
综上所述，玉米秸秆的改性及其对六价铬离子吸附性能的研究具有重要的理 论和实践意义。通过改性处理，可以提高玉米秸秆对六价铬离子的吸附能力，从 而有效治理环境污染。然而，仍需进一步研究以完善改性条件和评估其在实际环 境中的应用效果。
一、引言
随着工业和农业的快速发展，水体中重金属离子污染的问题日益严重。这些 重金属离子，如铅、汞、镉等，对环境和人类健康构成严重威胁。因此，开发有 效的重金属离子去除技术成为当前研究的热点。海藻酸钠基吸附材料由于其独特 的物理化学性质，如高吸附容量、快速吸附等，在水体重金属离子去除领域具有 广阔的应用前景。本次演示将综述海藻酸钠基吸附材料去除水中重金属离子的最 新研究进展。
最后，在实际应用中，如何实现高效、环保的六价铬去除仍需考虑许多实际 问题。例如，如何实现大批量生产高品质的吸附剂；如何在保证去除效果的同时 降低运行成本；如何合理规划设计水处理流程等问题都需要在实际应用中进行深 入研究和探讨。
总结：
本次演示介绍了吸附法去除水中六价铬的基本原理和影响因素，并展望了未 来的研究方向。尽管该领域已经取得了一定的进展，但仍有许多问题需要进一步 研究和探讨。希望通过不断的研究和实践探索，进一步推动该领域的发展并提高 实际应用中的处理效果和效率。
HBP-NH2改性棉纤维吸附剂的制备及性能研究
HBP-NH2改性棉纤维吸附剂的制备及性能研究孙凤+臧传峰+闫腾+张德锁+陈宇岳+林红摘要：本研究通过氧化活化棉纤维的方法将端氨基超支化聚合物（HBP-NH2）接枝到棉纤维表面，成功制备了一种HBP-NH2改性棉纤维吸附剂，并以Cd2+的吸附量为依据对吸附剂的制备工艺进行了优化。
研究表明HBP-NH2改性棉纤维吸附剂最佳制备工艺为：在60 ℃下，pH值为11.03的20 g/L HBP-NH2溶液中（浴比1∶50），接枝反应 2 h，所制备的改性棉纤维对Cd2+的吸附量最高，可达38.94 mg/g。
关键词：棉纤维；接枝；端氨基超支化聚合物；镉离子TQ085 文献标志码：APreparation of Adsorbent based on Modification of Cotton Fibers by HBP-NH2 and Its PropertyAbstract： A modified cotton fiber adsorbent was prepared successfully by grafting amino-terminated hyperbranched polymer （HBP-NH2） onto oxidized cotton fibers. Its technology of preparation was optimized based on the adsorption quantity of Cd2+. The results showed that the modified cotton fibers have the highest adsorption capacity up to Cd2+ when 20 g/L HBP-NH2 reacted with oxidized cotton fibers at 60℃ and 11.03 pH value for 2 h. The adsorption quantity ofCd2+ could reach 38.94 mg/g.Key words： cotton fiber； grafting； HBP-NH2； Cd2+镉是一种毒性很强的重金属，极微量的镉就可对人体造成伤害。
吸附剂及其作用机理研究与探讨
吸附剂及其作用机理研究与探讨吸附剂是指一类可以吸附其他物质的材料，常用于处理废水、废气和固体表面的污染物去除等领域。
吸附剂的作用机理包括物理吸附和化学吸附两种。
物理吸附是指吸附剂表面对目标物质的吸附力来自于物理力，如静电力、范德华力、氢键等。
物理吸附主要适用于表面积较大的吸附剂，如活性炭。
其特点是吸附反应速度较快，吸附容量较大，但吸附后往往需要进行再生，工艺相对较复杂。
化学吸附是指吸附剂表面对目标物质的吸附力来自于化学键形成，如物质之间的化学反应。
化学吸附主要适用于特定的吸附剂，如活性氧化铁。
其特点是吸附强度较大，吸附效果稳定，但吸附反应速度相对较慢，往往需要较长的接触时间。
吸附剂的研究与探讨主要从以下几个方面展开：1.吸附剂的种类和性能：吸附剂种类繁多，根据吸附剂的化学成分和形态特点，可以分为活性炭、分子筛、树脂、活性氧化铁等。
每种吸附剂的吸附性能和适用范围不同，需要针对具体的污染物选择合适的吸附剂。
2.吸附剂的表面性质：吸附剂的表面特性直接影响其吸附能力和吸附速度。
表面性质主要包括表面活性位点、孔结构、比表面积、孔隙度等。
研究吸附剂的表面性质，可以指导吸附剂的合成和改性，提高吸附性能。
3.吸附剂的制备与改性：制备和改性是提高吸附剂性能的关键环节。
制备方法包括物理法、化学法、生物法等多种途径，根据不同的需求和目标选择合适的方法。
改性方法包括物理改性、化学改性和生物改性等，通过改变吸附剂的表面结构和性质，提高其吸附性能。
4.吸附机理的研究：吸附机理的研究有助于了解吸附剂与目标物质之间的相互作用和反应过程。
通过实验和理论模拟，可以揭示吸附剂的吸附机制，为吸附过程的优化和改进提供理论指导。
5.吸附剂的应用研究：吸附剂广泛应用于废水处理、废气处理、固体废物处理等方面。
吸附剂的应用研究主要包括吸附动力学、吸附热力学等方面。
通过对吸附过程的研究，可以优化吸附工艺，提高吸附效率和经济性。
总之，吸附剂及其作用机理的研究与探讨具有重要的理论和应用价值。
第3章 分子筛
3.3
沸石分子筛的催化性能
• 酸催化，碱催化，氧化还原催化 酸催化，碱催化， • 固体酸理论 • 静电场理论 • 动态模型
13
3.3.1 固体酸理论
• 质子酸（B酸）—放出质子 质子酸（ eg.HCl、 eg.HCl、NH4＋、HCO3• 质子碱（B碱）—接受质子 质子碱（ eg. eg.Cl- 、NH3 • 非质子酸（L酸）—接受电子对 非质子酸（ eg. eg.Na＋、R＋ • 非质子碱（L碱）—给予电子对 非质子碱（ eg.OH-、NH3、F-
4） 内表面修饰
• 硅烷、硼烷、H3BO3等沉积剂可进入沸石 硅烷、硼烷、 孔道，与沸石表面羟基作用放出氢气， 孔道，与沸石表面羟基作用放出氢气，而 沸石表面被反应产物覆盖， 沸石表面被反应产物覆盖，使沸石孔道变 窄。 • 利用此法修饰的 利用此法修饰的HM沸石可用于分离 、 沸石可用于分离Kr、 沸石可用于分离 Xe等稀有气体。 等稀有气体。 等稀有气体
4
b.根据分子极性、 b.根据分子极性、不饱和度和极化率的选择吸附 根据分子极性 • • • • 分子筛是一种极性物质； 分子筛是一种极性物质； 分子极性增强，易被吸附； 分子极性增强，易被吸附； 非极性分子极化率增大，吸附量增加； 非极性分子极化率增大，吸附量增加； 不饱和化合物易极化，不饱和度增大， 不饱和化合物易极化，不饱和度增大，吸附 量增加； 量增加； • 吸附质沸点升高，吸附量增大。 吸附质沸点升高，吸附量增大。
• → 脱铝 使沸石骨架脱铝， 使沸石骨架脱铝，但仍保持骨架结构 的完整性。 的完整性。 • 低硅沸石脱铝以后，可以提高其热稳定性 低硅沸石脱铝以后， 以后 和水热稳定性，增加酸强度。 和水热稳定性，增加酸强度。 • 高硅沸石脱铝以后，可以提高沸石的疏水 高硅沸石脱铝以后 以后， 降低酸位密度。 亲油性 ，降低酸位密度。
吸附剂
吸附剂（吸收剂）用以选择性吸附气体或液体混合物中某些组分的多孔性固体物质称吸附剂。
吸附剂通常制成球形、圆柱形或无定形的颗粒或粉末。
优良吸附剂应具有的特性主要是单位质量吸附剂具有较大的表面积，对吸附质具有较大的吸附能力（即平衡吸附量大）。
并且具有良好的选择性，即能优先吸附混合物中某些组分。
此外，还要求容易再生（即平衡吸附量对温度或压力的变化敏感），具有足够的强度和耐磨性等。
常用的吸附剂有：①活性白土、硅藻土等天然物质。
常用于油品和糖液的脱色精制；②活性炭。
由各种含炭物质经炭化和活化处理而成，耐酸碱但不耐高温，吸附性能良好，多用于气体或液体的除臭、脱色、以及溶剂蒸气回收和低分子烃类的分离；③硅胶。
由硅酸钠水溶液脱钠离子制成的坚硬多孔的凝胶颗粒，能大量吸收水分，吸附非极性物质量很少，常用于气体或有机溶剂的干燥以及石油制品的精制；④活性氧化铝。
由氧化铝的水合物加热脱水制成的多孔凝胶和晶体的混合物，常用于气体和有机物的干燥；⑤合成沸石。
又称分子筛，人工合成的硅铝酸盐，具有均匀的孔径，热稳定性高，选择性好，用于气体和有机溶剂的干燥及石油馏分的吸附分离等；⑥合成树脂。
具有巨型网状结构，常用的有非极性树脂，如苯乙烯-二乙烯基苯共聚体；极性树脂，如聚甲基丙烯酸酯，用于废水处理、维生素的分离、药剂的脱色和净制等。
1、吸附分离应用背景：吸附操作在化工、轻工、炼油、冶金和环保等领域都有着广泛的应用。
如气体中水分的脱除，溶剂的回收，水溶液或有机溶液的脱色、脱臭，有机烷烃的分离，芳烃的精制等。
2、吸附的定义及概念：固体物质表面对气体或液体分子的吸着现象称为吸附。
其中被吸附的物质称为吸附质，固体物质称为吸附剂。
3、吸附机理的分类：根据吸附质和吸附剂之间吸附力的不同，吸附操作分为物理吸附与化学吸附两大类。
⑴、物理吸附或称范德华吸附：它是吸附剂分子与吸附质分子间吸引力作用的结果，因其分子间结合力较弱，故容易脱附，如固体和气体之间的分子引力大于气体内部分子之间的引力，气体就会凝结在固体表面上，吸附过程达到平衡时，吸附在吸附剂上的吸附质的蒸汽压应等于其在气相中的分压。
吸附剂及其研究现状
待于进一步研究，但由于其具有操作方便且效率高，能耗低，处理
对象所受局限性较小，若处理工艺完善，可避免二次污染等优点， 是一种发展潜力较大的方法。
• 中科院山西煤化所在活性炭上担载金属制备出双功能吸附--催化剂，使得所
吸附的有机物在较低温度下便能被氧化分解，且氧化速率显著加快。活性炭 吸附--原位催化芳香化合物不仅使有机物的去除耗能较少，而且还可以有效 的减少活性炭在高温时的烧蚀和异地氧化时频繁装卸造成的损耗，有望在该 领域成为一种经济有效的再生散在水介质中，在较温和的条件下就具有较高的反应性能，可以用比
较简单的方法将其改性和转化；淀粉还极易被酸或酶部分或全部水解成低聚 糖或单糖，这些水解产物又可进一步衍生成更多的有机化合物。 而且淀粉资 源丰富、 价格低廉，因此世界各国都十分重视对淀粉的研究、开发和利用。 淀粉衍生物在水处理中的应用主要是作为重金属离子、CrO42-以及酚类物质的 吸附剂，此外还可作为染料废液处理剂。
4 、改性纤维素类吸附剂
•
纤维素是地球上最丰富的、可以恢复的天然资源， 具有价廉、 可降解并对环境不产生污染等优点，纤维 素的化学改性研究大致可归结为三个主要方向： （1）利用一般酯化和醚化的方法； （2）利用有机化学改性的方法； （3）利用接枝共聚的方法。 目前改性纤维素类吸附剂主要用于去除水体中的 Cu2+、Mn2+、 Co2+、 Fe3+、 Pb2+、 Hg2+、 Cd2+等重金属 离子以及印染废液中的直接染料、酸性染料等阴离子型染料，并均取得很好地处理效果，而且容易脱附再 生。 但是，纤维素吸附剂多为粉状或微粒状，孔结构不理想，限制了其使用。而球形纤维素吸附剂不仅具有疏 松和亲水性网络结构的基体，可以控制孔度、粒度，并具有比表面积大、通透性好和水力学性能好等优点， 易于处理并适合柱上操作，已引起了国内外很多科研工作者的兴趣。
吸附剂的制备及其改性技术研究进展
大 的 比表 面 积（ ０ — ３ ０ ｍ ／ ）吸 附 性 能 良好 。 ５０ ０２ ， ０ ｇ 】
２１１ 共聚体 的合成及 氯 甲基化反 应 将一定量 的苯 乙烯 、 ．． 二 乙烯 苯 与不 同组 成 的致 孔剂 一 起按 常规 方法 进 行悬 浮
率 －ｐ 曲 线 及 ｐ ５ 低ｐ 方 向 偏 移 ， 中 用００ｍ ｌ Ｈ Ｈ向 Ｈ 其 ． ｏＬ ３ ／
ＫＭｎ 液改性所 得颗粒 活性 炭 的吸 附能力最 强。 Ｏ溶
后， 对喜树碱和喜果苷的吸附量及吸附选择性显著增大 ，
如季铵 盐树脂（ ｓ 对２ Ｒ ６） 种生 物碱 的分 离 因子 高达 ｌ４ １。
安徽农 学通报 ，Ａｎ ｕ ｒ． ｃ． ｕ１ ０ ，７１ ） ｈ ｉ ｉＳｉＢ ｌ２ １ １ （６ Ａｇ ． ｌ
１９ ８
吸 附剂 的制备 及其 改性 技术研 究进 展
蓝 静 刘敬 勇 黄曼 雯 蔡 华梅 裴 嫒媛 王靖 宇
（ 广东工 业大学环 境科学与工 程学 院， 广东广＇ ５ ０ ０ ） １ ０ ６） Ｈ
炭吸附Ｈ ｓ 的性能 。
剂、 物料等… 。
２ 吸附树脂
吸附树 脂是 以一 类 以吸附 为特 点 ， 对有 机物 具有 浓缩
和分离作用 的多孔性 高分子 聚合 物 。
２１ 树 脂 的 合 成 ．
１ 活性炭
活性 炭是 用烟 煤 、 褐煤 、 果壳或 木 屑等原 料 经炭 化 、 活
赵 梅青 、 子川 『 马 ４ 考 察 到 在 回流 状 态 下用 Ｋ ｎ 等人 ＭＯ
《改性铝系吸附剂的制备及提锂性能研究》
《改性铝系吸附剂的制备及提锂性能研究》一、引言随着全球对清洁能源的依赖性日益增强，锂资源的需求量也日益增加。
铝系吸附剂因其独特的物理化学性质，在锂的提取和回收中具有广泛的应用前景。
本文旨在研究改性铝系吸附剂的制备方法及其在提锂过程中的性能表现，以期为锂资源的有效回收和利用提供新的途径。
二、改性铝系吸附剂的制备改性铝系吸附剂的制备主要包括原材料的选取、吸附剂的制备工艺和改性方法等步骤。
1. 原材料选取选用高纯度的铝氧化物作为主要原料，同时添加适量的改性剂，如活性炭、氧化石墨烯等。
这些改性剂可以提高吸附剂的表面积、孔隙结构和化学活性，从而提高其对锂的吸附能力。
2. 制备工艺首先，将铝氧化物与适量的改性剂混合，经过均匀搅拌后，采用沉淀法或溶胶-凝胶法进行成型。
然后，将成型后的吸附剂进行干燥、煅烧等处理，得到改性铝系吸附剂。
3. 改性方法改性方法主要包括物理改性和化学改性。
物理改性主要通过改变吸附剂的表面积和孔隙结构来提高其性能；化学改性则是通过引入新的化学基团或与锂离子发生化学反应来提高吸附剂的吸附能力。
三、提锂性能研究为了研究改性铝系吸附剂的提锂性能，我们采用了多种实验方法和评价指标。
1. 实验方法采用模拟含锂溶液和实际含锂废液进行实验，通过静态吸附法和动态吸附法等实验方法，测定吸附剂在不同条件下的吸锂能力。
同时，我们还通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对吸附剂的结构和性能进行表征。
2. 评价指标评价指标主要包括吸锂容量、吸锂速率、选择性等。
吸锂容量表示单位质量吸附剂在单位时间内能吸附的锂量；吸锂速率则反映了吸附剂在短时间内快速吸附锂的能力；选择性则表示吸附剂在多种离子共存的情况下对锂的选择性吸附能力。
四、结果与讨论通过实验，我们得到了改性铝系吸附剂的吸锂性能数据，并对其进行了分析。
1. 吸锂性能数据实验结果表明，改性铝系吸附剂在模拟含锂溶液和实际含锂废液中均表现出良好的吸锂性能。
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ⅱ胶凝：gelling 硅溶胶在放置过程中自动凝固成水凝胶的过 程。这时，溶胶中二氧化硅质点通过氢键联接成多 孔性水凝胶。 凝胶速度直接影响硅胶的结构和吸附性能， pH值是影响凝胶速度的主要因素——见N型曲线。
大，易于形成细孔硅胶，如果凝胶的骨架强度较大，易于 形成粗孔硅胶，若二者都不足以抵抗毛细压力，凝胶干燥 过程中发生龟裂或破碎。龟裂或破碎既影响外观，又影响 使用性能，尽力避免。
干燥方式 实验室 烘箱逐步升温脱水干燥，150℃干燥8h。 工业上，水凝胶低温干燥室110～120℃通风干燥20h， 含水量达10%，再高温烘炉150～160℃干燥6～7h。 活化是最后工序，目的是提高硅胶的活性。通常是在 适当温度（150℃）热处理。这时既除去硅胶的吸附水， 又不改变其表面性质和物理结构。若超过200℃水蒸气吸 附量逐渐下降。超过700℃孔结构发生显著变化，表面积、 孔体积，孔径均显著降低。
6
4
2
特粗孔硅胶
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 第三章吸附剂结构性能及改性p/p0
⑶硅胶的表面结构和性能 ①硅胶的表面结构 硅胶骨架 是以硅原子为中心、氧原子为顶点的硅氧 四和面湿体空在气空接间触不，太硅规原则子地和堆水积产而生成硅的羟无基定，形形体成。化学SiO吸2一附旦水。 此外表面还有物理吸附水。120℃去除物理吸附水，180℃ 去除化学吸附水。 硅胶羟基 自由羟基 红外3750cm-1处尖峰，伸缩振动，热稳定性很高，1100℃
加盐焙烧扩孔
硅胶+盐的混合液→低温干燥→高温焙烧→扩孔硅胶
LiCl·H2O-NaCl-KNO3
550℃2h
19m2/g-1 120nm
普通粗孔硅胶等温线为第Ⅳ类，特粗孔硅胶等温线有 改变，如图。
在作催化剂载体、高温气相层析和液相凝胶色谱填充 剂方面有重要用途。 10
吸附量/mmol·g-1
8
普通硅胶
第八章 常用吸附剂的结构、性能和改性
第二节 常用吸附剂的结构和性能
第三章吸附剂结构性能及改性
第二节常用吸附剂的结构和性能
1.硅胶 silica gel ⑴ 简介 典型的多孔吸附剂，为提高机械强度和使用
寿命，常做出球形或圆柱形。 工业干燥剂，性能较氯化钙优； 色谱分析吸附剂或载体； 催化剂载体。 化学组成 SiO2·xH2O ， 无定形结构， 基本结构单元大小不等的二氧化硅粒子在空间堆积成
才消失。
缔合羟基 红外3450cm-1处宽峰，伸缩振动，170℃开始缩合脱水，
750℃完全消失。
双生羟基 (红外与自由羟基3750cm-1重叠峰)
400-600℃热处理→主要含自由羟基的硅胶。 三甲基氯硅烷处理→只含缔合羟基的硅胶去除自由羟基。
S m2/g-1 p ml/g-1 286 1.01 31 0.90 20 0.87 12 0.92 4.7 0.87
d粒子/nm 10 90
140 220 380
dpore/nm 14
120 180 300 740
说明：盐溶液顶替蒸馏水，较低压力即可； 水凝胶水第蒸三气章处吸附理剂可结在构较性能温及和改条性 件下进行
架强度。
Ⅳ.洗涤washing 用洗液洗去由于反应生成的盐和剩余的酸 碱，除去杂质离子，避免引起副作用。如作为催化剂 载体影响催化剂活性。 洗涤是老化过程的继续，洗涤液的选择要考虑对 杂质除去和硅胶的结构和性质的影响。
第三章吸附剂结构性能及改性
实验室常用蒸馏水或酸化自来水洗涤，易得细孔硅 胶，工业上常用自来水和杂质较少的循环水洗涤，易得粗 孔硅胶。
Ⅴ.氨水浸泡 impregnation 实际上是扩孔措施，浸泡中水凝胶外观发硬，强
度增大，骨架难于收缩有利于粗孔形成。同时氨水对 凝胶孔壁有溶解作用。通常水凝胶用0.15～0.2%的氨水 浸泡6h可得粗孔硅胶第。三章吸附剂结构性能及改性
Ⅵ.干燥和活化 drying activation 是影响硅胶孔结构的重要环节。如果凝胶骨架弹性较
第三章吸附剂结构性能及改性
比表面积/m2.g-1 孔容/ml.g-1 lgt
750 0.75
700
0.70
0.65 650
2
4
6
8
pH值
硅溶胶pH值对比表面积 和孔容的影响
6
4
Hale Waihona Puke 2008 10
pH值
单硅酸值－胶凝时间(min) 标准曲线
第三章吸附剂结构性能及改性
ⅲ老化ageing 硅溶胶胶凝后经一定时间的放置，使水凝胶骨 架坚固的过程。老化过程常伴有出汗离浆现象。 水凝胶骨架中的质点相互靠近缩合脱水，缩小了网 架结构的空间，将部分的水挤出，即离浆。这时凝胶 表面硅羟基≡Si-OH脱水形成Si-O-Si键，使增强了骨
原因：自来水含有的少量钙镁离子与硅胶表面的羟 基形成难溶硅酸盐，减少了表面的亲水性，增大了接触角， 降低了毛细管压力，增强了硅胶骨架的强度和抗压缩性， 有利于粗孔硅胶的形成。蒸馏水洗涤时骨架脱水易于收缩 形成细孔硅胶。酸性水时硅胶表面不易形成钙镁离子难溶 盐，对形成细孔硅胶有利。
实践中发现自来水洗涤的硅水凝胶硬度大于蒸馏水 洗涤的产品。
第三章吸附剂结构性能及改性
特定硅胶的制备
球形硅胶工业制备
工业上，硅溶胶通过分配伞流入装有油和水的成型塔， 因表面张力作用，溶胶在油相中成球并胶凝，然后落入水 中。再经老化、洗涤、干燥等处理成球胶。
扩孔硅胶（特粗孔）的制备
高压水蒸气扩孔
加热至所需压力
高压釜（硅胶、蒸馏水）
扩孔硅胶
保持一定时间
p/MPa t/h T/℃ 1# 2# 5.07 2 280 3# 8.11 2 300 4# 15.71 2 335 5# 28.68 11 350
硅胶的骨架，粒子间形成的空洞为硅胶的孔隙。有吸附水 和结构水，结构水是以羟基形式和硅原子相连而覆盖硅胶 表面。
分类 特细孔硅胶 <0.2~0.25nm 细孔硅胶 <1~2nm 中孔硅胶 2~nm 粗孔硅胶 >4~5nm 特粗孔硅第胶三章>吸1附0剂n结m构性能及改性
⑵硅胶的制备
普通硅胶制备程序： 化合→凝胶→老化→洗涤→氨水→浸泡→干燥→活化 制备中采用变更操作和处理条件控制孔结构和吸附性能。