课程文献中心 更多>>

关键词： 菌糠生物炭   阳离子染料   吸附动力学   吸附等温线   吸附机理  

摘要： 随着工业化和城市化的快速发展,有机染料被广泛应用于纺织、塑料、皮革、纤维、油漆以及化妆品等行业,其通常以有色废水的形式被排放,造成了严重的水体污染。生物炭作为一种多孔富碳产物,主要由生物质原料热解而成,具有来源广泛、廉价、加工简单、环境友好等优点,其在去除有机染料、抗生素以及重金属等方面具有极大的实际应用潜力。我国是世界上最大的食用菌生产国,随之也产生了大量的废弃菌糠,其逐渐成为了主要的城市垃圾之一。然而,当前菌糠除少量被重新回收利用外,大多被露天堆放或焚烧处理,不但造成了环境污染,而且也浪费了资源。因此,为了实现对废弃菌糠的资源化利用以及有效处理印染废水,本研究选用灵芝菌糠、香菇菌糠和木耳菌糠作为生物质原料,在不同热解温度（350℃、550℃和750℃）下制备菌糠生物炭吸附剂（BC350、BC550、BC750）,处理含有孔雀石绿（MG）、番红花红T（ST）和亚甲基蓝（MB）的有色废水,考察了不同初始p H值、吸附时间、初始浓度对菌糠生物炭吸附MG、ST和MB的影响,讨论了吸附动力学及等温吸附特性。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）等技术对菌糠生物炭进行表征,探究吸附机理。研究结果表明:（1）不同热解温度下制备的菌糠生物炭的理化性质差异较大。热解温度越高,生物炭的产率越低,p H值及灰分含量明显增加,含氧官能团数量有所减少。C含量随热解温度升高而增加,而N、H、O含量均随热解温度的升高而减少。750℃热解温度下制备的菌糠生物炭拥有更多的微孔结构与更大的比表面积,且携带大量的负电荷,芳香化程度最高,有利于吸附阳离子染料MG、ST和MB。（2）批量吸附试验表明,MG的平衡吸附量随溶液p H值的升高而增大,ST的平衡吸附量呈现相反趋势,而MB的平衡吸附量几乎不随p H变化而变化。菌糠生物炭对MG、ST和MB的吸附分别在8 h、4 h和4 h基本达到平衡。菌糠生物炭对MG的吸附符合准一级动力学模型与Freundlich模型,表明吸附过程以物理吸附为主;对ST、MB的吸附符合准二级动力学模型与Freundlich模型,表明吸附过程以化学吸附为主;与BC350和BC550相比,BC750对三种染料的吸附量更高,经Langmuir模型拟合,GS750、LS750和AS750对MG、ST、MB的最大吸附量分别为8325.16 mg·g-1、3871.48 mg·g-1和26.56 mg·g-1。（3）吸附机理表明,菌糠生物炭对MG、ST和MB的吸附主要为孔隙填充、静电引力、氢键作用和π-π共轭作用。再生试验表明,经过3次连续吸附-解吸循环,菌糠生物炭对MG、ST和MB仍有较好的吸附性能。综上所述,由灵芝菌糠、香菇菌糠和木耳菌糠制备的生物炭具有一定的吸附潜力,且在所有生物炭中,BC750因其具有较大的比表面积和高碳酸钙含量而表现出最佳的吸附性能,可作为一种经济高效的吸附材料应用到以MG、ST和MB为代表的阳离子染料污染的水体中。

摘要： "环境友好高分子材料创新团队",是以塑料可持续、绿色发展为主要研究方向,主要研究塑料对人体卫生、健康、安全及环境的可能存在安全性的问题,研究塑料低碳绿色成型加工共性技术,解决有关人体健康、环境安全性质量控制所需的检测共性技术问题,建立标准及其关键评价技术。团队完善了我国降解塑料标准体系,实验室能力获得中美德多国机构授权,是塑料产业绿色发展、降解塑料规模化应用主要驱动者之一。团队2015年获批北京工商大学特色科研团队,所在的高分材料与工程专业2008年获评北京市特色专业、2019年获批教育部国家一流专业建设点,材料加工工程二级学科2008年获批北京市重点建设学科,"产学研相结合人才培养模式"曾获北京市教育教学成果2等奖,有较好的专业教育基础。2016年,所在实验室分别获批塑料卫生与安全质量评价技术北京市重点实验室和中国轻工业绿色塑料成型与质量评价重点实验室。团队负责人翁云宣教授兼任中国塑协降解塑料专委会秘书长,获农业农村部农牧渔业丰收奖1项,国家质检总局标准创新贡献奖2项,中国轻工业联合会科技进步奖3项,制定国家标准25项,SCI收录论文58篇(一作或通讯40篇),著作2部。

关键词： 纳滤膜   苯乙烯马来酸酐   分子结构   染料脱盐   表面交联  

摘要： 染料浓缩提纯与染料废水处理是当下染料行业面临的重大挑战,其难点在于实现染料与无机盐分子的高效分离。纳滤分离膜因其分离精度高、操作方便、无相变等特点在染料脱盐领域受到广泛关注,但由于传统界面聚合纳滤膜的分离层结构由小分子芳环组成,交联点间链段长度短,形成的过滤孔径小,导致膜存在操作压力大、水通量低、染料/盐混合溶液分离效率低等问题。鉴于此,设计创新纳滤膜表面交联分子结构是提升其分离性能的关键。通过两亲性大分子苯乙烯马来酸酐（SMA）与聚醚砜（PES）共混,得到酸酐功能化超滤基膜,膜表面亲水性及反应活性提高;利用长链聚乙烯亚胺（PEI）分子中胺基基团同超滤膜表面SMA分子中酸酐基团共价交联,制备疏松纳滤复合膜PES/SMA-PEI,疏松交联结构有利于小分子无机盐和水快速透过,提高膜渗透通量,降低操作压力,且分离层通过共价键固定在基膜表面,避免其在长期运行过程中易从基材脱落问题;通过双官能度短链小分子戊二醛（GA）、乙二醇缩水甘油醚（EGDE）,调控PES/SMA-PEI纳滤膜疏松交联分子结构,促进分离层结构均匀、致密,实现高效染料/盐分离。主要结论如下:1、SMA功能化超滤膜分子结构设计及其分离性能研究。针对PES超滤膜表面呈化学惰性难以直接交联形成纳滤分离层的问题,通过引入含有活性酸酐基团两亲性大分子SMA实现超滤膜表面功能化。探讨酸酐基团的引入对膜微结构及分离性能的影响规律。结果表明:引入SMA后,超滤膜表面形貌由连续状结构转变为海岛结构,随着SMA含量增加,复合体系粘度变大,超滤膜孔径、膜表面粗糙度及皮层厚度增大;FTIR及XPS证实,PES与SMA共混后酸酐基团稳定存在于超滤膜表面,未发生水解,由于SMA分子中酸酐基团具有较好的亲水性和反应活性,在相转化过程中富集于膜表面,超滤膜亲水性和反应活性提高;当SMA添加量为4 wt%时,PES/SMA超滤膜平均有效孔径约为42.5 nm,水接触角（WCA）为64 ~o,纯水通量为366 L/m2·h·bar。染料、盐过滤实验表明,PES/SMA超滤膜对小分子无机盐无截留作用,对大分子刚果红（CR）染料截留率为67.4%,其分离机理以孔径筛分效应为主。2、低压、高通量PES/SMA-PEI纳滤膜分子结构设计及其分离性能研究。针对目前纳滤膜存在操作压力高、渗透通量低等问题,利用PEI长链大分子结构,结合PES/SMA超滤膜表面酸酐活性位点,扩大交联点间链段长度,制备疏松纳滤复合膜PES/SMA-PEI。结果表明:大分子PEI与SMA交联结构在超滤膜表面形成,PES/SMA-PEI纳滤膜的切割分子量（MWCO）为1600 Da,平均孔径约为1.1 nm;因PEI分子含有大量胺基,致纳滤膜表面荷正电,WCA在16 s内由45 ~o下降到30 ~o,亲水性显著提高,该纳滤膜在0.2 MPa低操作压力下纯水通量为72.5 L/m2·h·bar,达传统商用纳滤膜的7倍以上;染料/盐分离结果显示PES/SMA-PEI纳滤膜对CR染料截留率达99.7%,对无机盐（NaCl、Na2SO4和MgSO4）截留率均低于6%,分离机理以孔径筛分效应为主;在连续36 h CR/NaCl混合液分离过程中,纳滤膜对CR染料截留率保持99%左右,对NaCl截留率低于3.5%,膜的运行通量高于16.1 L/m2·h·bar,新型疏松纳滤膜展现出较好染料脱盐性能。3、高效染料脱除GA-NF及EGDE-NF纳滤膜分子结构设计及其分离性能研究。针对PES/SMA-PEI纳滤膜交联结构疏松、对小分子染料截留效果差等问题,采用双端活性小分子单体GA、EGDE对纳滤膜表面分子结构进一步交联,缩小交联点间链段长度,获得孔径更小、结构均匀的纳滤复合膜GA-NF和EGDE-NF。结果表明:GA-NF和EGDE-NF纳滤膜的孔径缩小至0.66-0.67 nm左右,孔径分布变窄,膜表面粗糙度降低,证实GA及EGDE单体均可同PEI交联实现纳滤膜结构的致密化和均匀化;EGDE单体中环氧基具有较高反应活性和亲水性,同PEI分子胺基基团反应后生成亲水性羟基,使得EGDE-NF纳滤膜水通量较GA-NF纳滤膜提高约20%,对CR、酸性品红（AF）及铬黑T（EBT）三种染料截留率均达99%以上,二次交联后纳滤膜对小分子染料截留性能显著提高;两种荷负电纳滤膜对Na2SO4无机盐截留率高于NaCl、MgSO4,表明其分离机理由孔径筛分和静电效应共同作用;通过酸、碱化学处理,连续36 h的分离运行测试,GA-NF和EGDE-NF纳滤膜均展示出优异的结构稳定性和染料脱盐性能。

关键词： 金属-有机框架   含氮杂环羧酸配体   热稳定性   染料吸附   荧光  

摘要： 作为一种新型纳米多孔材料,金属-有机框架(MOFs)的结构丰富多样,且具有可设计和可调控性等特点,近年来受到了科研工作者的广泛关注。MOFs材料的结构特性赋予其众多的功能属性,使得这种材料在气体储存、荧光传感、非均相催化、有机染料吸附以及药物运输等诸多领域表现出优异的性能和巨大的应用潜能。本文选用三足咪唑羧酸配体与过渡金属离子(Zn(Ⅱ),Cd(Ⅱ))进行配位自组装,合成了两例结构新颖的MOFs,对两例MOFs的晶体结构和组份进行了表征。在此基础上,对两例MOFs在有机染料吸附和荧光方面的功能性进行了探究,具体内容如下:1.以4,4',4"-(1H-咪唑-2,4,5-三基)三苯甲酸为配体,过渡金属离子Zn和Cd为金属中心,利用溶剂热方法合成了[Zn3(ITTC)3](Me2NH2)3·3DMF·H2O(1)和[Cd2(ITTC)3](Me2NH2)5·2DMF(2)两例过渡金属-有机框架材料。晶体结构分析表明,配合物1和2均是阴离子型MOFs,具有“三维+三维”的双重互穿插框架结构。其中,1结构中存在开放的一维矩形孔道,孔道尺寸约为31.7 ?×15.6?,具有4节点(3,3,4,5)-连接的拓扑结构,Schl?fli符号为{4.6^2}2{4?2.6^6.8^2}{6^3}{6^5.8};2的结构中存在开放的一维规则六边形孔道,其孔道直径约为34.1?,作为2节点(3,4)-连接的拓扑结构,其Schl?fli符号为{6^3}{6^5.8}。热重结果显示,配合物1和2的分解温度分别为395℃和400℃,表明它们均具有优异的热稳定性。2.基于1和2的阴离子型框架结构特点,对两例MOFs进行了有机染料吸附性能和荧光性能研究。吸附实验表明,在25 ℃,染料溶液浓度为10 mg·L-1,添加5 mg吸附剂(1或2)的条件下,1和2对阳离子有机染料亚甲基蓝均展现出优异的选择性吸附能力。其中,1对亚甲基蓝溶液的吸附在四小时后达到吸附平衡,平衡时的吸附量为Qe=14.88 mg·g-1,对染料的去除率达到96%,利用动力学模型计算1对亚甲基蓝的吸附过程,结果显示其吸附过程符合准二阶动力学吸附模型,相关系数R2为0.9929,表明吸附速率主要受到活性位点的控制。2对亚甲基蓝的吸附在三小时后达到吸附平衡,平衡吸附量为Qe=15.56 mg·g-1,去除率达到99%,计算得出其染料吸附过程同样符合准二阶动力学吸附模型,相关系数R2为0.9986。结果显示,1和2作为一类环境友好的染料吸附剂,可以有效吸附有害的染料分子。荧光测试结果表明,1和2均具有基于配体发射的荧光发光特性。

关键词： 降解塑料   塑料成型   成型加工   北京工商大学   材料加工工程   重点实验室   科技进步奖   实验室能力  

摘要： “环境友好高分子材料创新团队”,是以塑料可持续、绿色发展为主要研究方向,主要研究塑料对人体卫生、健康、安全及环境的可能存在安全性的问题,研究塑料低碳绿色成型加工共性技术,解决有关人体健康、环境安全性质量控制所需的检测共性技术问题,建立标准及其关键评价技术。团队完善了我国降解塑料标准体系,实验室能力获得中美德多国机构授权,是塑料产业绿色发展、降解塑料规模化应用主要驱动者之一。团队2015年获批北京工商大学特色科研团队,所在的高分材料与工程专业2008年获评北京市特色专业、2019年获批教育部国家一流专业建设点,材料加工工程二级学科2008年获批北京市重点建设学科,“产学研相结合人才培养模式”曾获北京市教育教学成果2等奖,有较好的专业教育基础。2016年,所在实验室分别获批塑料卫生与安全质量评价技术北京市重点实验室和中国轻工业绿色塑料成型与质量评价重点实验室。团队负责人翁云宣教授兼任中国塑协降解塑料专委会秘书长,获农业农村部农牧渔业丰收奖1项,国家质检总局标准创新贡献奖2项,中国轻工业联合会科技进步奖3项,制定国家标准25项,SCI收录论文58篇(一作或通讯40篇),著作2部。

关键词： 晶体结构   配合物   藏红T   催化降解   速率常数  

摘要： 采用水热法,用4,4′-二(1-咪唑基)苯硫醚(BIDPT)和均苯三甲酸(H3btc)与Co(NO3)2·6H2O反应,合成了一个基于三核钴单元的一维链配合物{[Co3(BIDPT)4(btc)2(H2O)2]·H2O}n(1)。X单晶射线分析表明,配合物是为单斜晶系,Pc空间群,分子质量Mr=4264.21(8),a=1.0193(3)nm,b=1.7830(5)nm,c=2.3646(6)nm,β=102.45°,V=4.1962(2)nm3,Z=2,Dc=2.300 g/cm3,F(000)=2814,S=1.042,R1=0.0560,wR2=0.1842(I>2σ(I))。配合物1中,质子化的均苯三甲酸链接Co(1)和Co(3)形成了两条一维链。而这两条一维链与Co(2)和BIDPT构成的“8”字构型相连,形成了另外一条一维链。配合物中存在C-H…π堆积作用使一维链连接形成二维超分子结构。另外对配合物红外、元素分析、热稳定性以进行了测试。研究了配合物1对藏红T的催化降解性能,在氙灯照射和H2O2存在的条件下,配合物1对藏红T具有较好的光催化降解作用。

关键词： 漆酶   染料脱色   介体   毕赤酵母  

摘要： 为研究漆酶在染料废水处理方面的潜力,选用毕赤酵母表达的担子菌Moniliophthora roreri来源的漆酶Mrl2,与小分子介体(1-羟基苯并三唑、藜芦醇、对香豆酸、N-羟基邻苯二甲酰亚胺)协同,用于对5类不同结构和类型的染料(偶氮类、三苯甲烷类、蒽醌类、靛蓝类、吩噻嗪类)的脱色效果研究。结果表明:在小分子介体1-羟基苯并三唑(HOBT)的帮助下,漆酶对属于偶氮类、三苯甲烷类、蒽醌类、靛蓝类的9种染料脱色率均能达到95%以上;对结构更复杂的杂环吩噻嗪类染料天青I的脱色效率均较低,在最佳介体对香豆酸辅助下可达40%的脱色率。进一步对天青I染料脱色体系优化发现,在pH为6.0、对香豆酸浓度为2 mmol·L^−1、漆酶浓度为125 U·L^−1时,Mrl2对天青I的脱色率可达到81%。以上结果表明该重组漆酶在染料废水处理和环境保护等方面具有较好的应用价值和前景。

关键词： DNA G-四链体   菁染料   巯基蛋白   半胱氨酸   紫外光谱  

摘要： 半胱氨酸是生物体中起着重要作用的还原性氨基酸,其在体内的含量变化可能会诱发机体发生多种病变,因此高选择性、高灵敏度和低成本的半胱氨酸检测技术具有重要意义。本文利用富含鸟嘌呤的DNA链序列在钾、钠等金属离子诱导下形成对汞离子产生特殊响应的二级结构以及菁染料能够对DNA结构进行识别,并由此引起其超分子聚集形式的改变,致使其紫外和可见光谱性质随之变化,通过以Hg^2+调控G-四链体与菁染料(ETC)组建传感器,实现对溶液体系中半胱氨酸高选择性检测。

关键词： 降解塑料   成型加工   实验室能力   环境安全性   创新团队   人体健康   共性技术   规模化应用  

摘要： “环境友好高分子材料创新团队”,是以塑料可持续、绿色发展为主要研究方向,主要研究塑料对人体卫生、健康、安全及环境的可能存在安全性的问题,研究塑料低碳绿色成型加工共性技术,解决有关人体健康、环境安全性质量控制所需的检测共性技术问题,建立标准及其关键评价技术。团队完善了我国降解塑料标准体系,实验室能力获得中美德多国机构授权,是塑料产业绿色发展、降解塑料规模化应用主要驱动者之一。

关键词： 降解塑料   成型加工   北京工商大学   材料加工工程   实验室能力   环境安全性   创新团队   北京市重点  

摘要： “环境友好高分子材料创新团队”,是以塑料可持续、绿色发展为主要研究方向,主要研究塑料对人体卫生、健康、安全及环境的可能存在安全性的问题,研究塑料低碳绿色成型加工共性技术,解决有关人体健康、环境安全性质量控制所需的检测共性技术问题,建立标准及其关键评价技术。团队完善了我国降解塑料标准体系,实验室能力获得中美德多国机构授权,是塑料产业绿色发展、降解塑料规模化应用主要驱动者之一。团队2015年获批北京工商大学特色科研团队,所在的高分材料与工程专业2008年获评北京市特色专业、2019年获批教育部国家一流专业建设点,材料加工工程二级学科2008年获批北京市重点建设学科,“产学研相结合人才培养模式”曾获北京市教育教学成果2等奖,有较好的专业教育基础。