2024年, 第40卷, 第01期　
刊出日期：2024-02-20

  

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  聚酰胺-胺树形大分子吸附分离材料的构筑及应用研究进展

  刘同河, 王柄翔, 吴开彦, 汪佳璇, 牛余忠

  离子交换与吸附. 2024, 40(01): 1-13. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010024

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  聚酰胺-胺(PAMAM)树形大分子具有高度支化的分子结构和丰富的叔胺、酰胺和氨基等功能基团，且各功能基团随树形大分子代数增加呈规律性增加和排布，为吸附位点的集中、层次性分布提供了理想的模板。同时，PAMAM树形大分子具有良好的水溶性、稳定性和pH响应性，可通过调控树形大分子的代数、中心核、外层端基以及溶液pH等提升其对不同水体环境的适应性及对目标物的选择性吸附分离性能，因此，以PAMAM树形大分子构筑吸附分离材料在金属离子、染料、生物分子和药物分子以及CO2的吸附分离领域具有重要应用。本文对PAMAM树形大分子吸附分离材料的构筑及应用研究进展进行了全面总结，并展望了该类材料未来的应用前景和发展方向。
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  大环吸附剂在离子污染物去除中的应用

  李如羿, 李悦, 郭东升

  离子交换与吸附. 2024, 40(01): 14-36. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010001

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  水污染已对人类健康和生态系统构成了严重的威胁。很多污染物，包括重金属、染料、抗生素等在水体中以离子形式存在。吸附被认为是去除离子污染物的有效手段之一，但目前针对离子污染物的吸附剂在吸附容量、强度以及速率上还难以满足工业化净水要求。近年来，有机大环分子在离子识别领域表现出独特优势。大环分子上丰富的氧、氮原子，可与离子产生静电吸引、配位、氢键等相互作用；其疏水空腔可进一步通过离子-π作用、π-π作用、疏水作用等增强与有机离子的结合能力。因此，将大环分子引入吸附剂有望改善离子吸附性能。本文对近3年来关于大环吸附剂的工作进行总结。本文将分别对大环基多孔有机聚合物和大环修饰固态材料两类主要的大环吸附剂进行介绍。本文不仅归纳这两类材料的构筑方法，而且介绍其典型代表在吸附金属离子、非金属离子以及有机离子中所表现的应用性能。本文在结尾对该领域的发展现状以及所面临的挑战进行了简要的总结与展望。
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  基于β-环糊精主客体识别的胆固醇吸附剂的研究进展

  鲁炯呈, 黄雯, 贾永光, 蔡莉莉

  离子交换与吸附. 2024, 40(01): 37-47. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010037

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  胆固醇是人体内必不可少的一种脂质分子，在人体的代谢过程中发挥着至关重要的作用。机体内胆固醇淤积往往与动脉粥样硬化、C型尼曼匹克氏症等疾病的发生密切相关，但现今药物的副作用以及禁忌症给临床治疗带来了诸多不便。β-环糊精是一种能够识别胆固醇的天然大环分子，其与胆固醇之间的主客体相互识别作用可用于胆固醇的特异性吸附与清除。在本综述中，我们总结了近年来基于β-环糊精主客体识别作用的胆固醇吸附剂的制备方法、设计原理及研究现状，展现了β-环糊精作为功能吸附基团在治疗高胆固醇相关疾病应用上的巨大潜力。
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  两性离子水凝胶的制备及生物医学应用

  吴宇, 李晓晖, 高辉

  离子交换与吸附. 2024, 40(01): 48-60. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010048

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  两性离子水凝胶是一类含有两性离子聚合物的凝胶材料，其分子结构中的阴阳离子基团能与水分子紧密结合，形成致密的水合层。这种静电诱导水合作用使得两性离子水凝胶具有极低的生物黏附性，能有效抵抗非特异性蛋白、细胞、细菌等的黏附，具有极低的免疫原性。这些特性使得两性离子水凝胶在生物医用领域有广阔的应用前景。本综述首先介绍了两性离子水凝胶的结构及性质，然后概述了其分类和制备方法，并进一步总结了其在组织工程、药物载体、创伤敷料、生物传感器、医疗器械水凝胶涂层等生物医学领域中的应用。最后展望了两性离子水凝胶未来的发展方向。
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  铁基材料除磷性能及影响因素研究进展

  杨旸, 侯成, 江心白, 杨浩, 牛浩, 丁新春

  离子交换与吸附. 2024, 40(01): 61-71. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010061

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  本文总结了铁基材料去除水中磷酸盐的相关研究进展。基于铁基材料的物化性能，阐述了铁基材料与磷酸盐之间的反应机理，主要包括络合沉淀、吸附和配体交换等，并列举了铁基材料除磷的实际应用及其修饰和改性方法。分析了铁基材料对磷的去除效果和影响因素，最后展望了铁基材料在除磷研究方面的发展方向。
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  大孔树脂吸附裸花紫珠苯乙醇苷的动力学与热力学研究

  潘章超, 邹明明, 王勇

  离子交换与吸附. 2024, 40(01): 72-80. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010072

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  考察不同类型大孔树脂吸附裸花紫珠苯乙醇苷的动力学与热力学特性，为该类化合物的分离纯化提供参考。以吸附率、解吸率为综合评价指标，通过静态吸附-解吸附试验从6种大孔树脂中筛选出最适合纯化裸花紫珠苯乙醇苷类成分的大孔树脂类型，建立大孔树脂纯化裸花紫珠苯乙醇苷的吸附动力学模型和等温吸附模型，探究其吸附过程。根据初步筛选结果，选择SP-827、SP-207和X-5型大孔树脂进一步考察，3种树脂具有大致一样的吸附过程：0～60 min为快速吸附阶段；60～360 min为缓慢吸附阶段；360～1080 min为吸附平衡阶段。准二级动力学方程能很好地模拟3种型号的大孔树脂对裸花紫珠苯乙醇苷的吸附动力学过程，吸附速率受液膜扩散和颗粒内扩散共同影响；Langmuir模型和Freundlich模型都能较好地拟合吸附等温线数据，3种类型的大孔树脂对裸花紫珠苯乙醇苷都具有良好的吸附性能，吸附过程属于“优惠吸附”。动力学模型与热力学模型都能很好地拟合这3种类型大孔树脂纯化裸花紫珠苯乙醇苷的吸附过程，其中国产树脂X-5可以用来代替进口树脂SP-825或SP-207用于裸花紫珠苯乙醇苷类成分的分离和纯化研究，也是纯化裸花紫珠苯乙醇苷类成分性能良好的树脂。
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  一种多羰基氮杂环镍基配位聚合物的合成及其超电容性能

  宋秀停, 高葛祥, 姜清艳, 张慧敏, 陆逸雯, 刘琦

  离子交换与吸附. 2024, 40(01): 81-90. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010081

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  过渡金属配位聚合物的结构中包含具有氧化-还原活性的过渡金属离子或原子簇，还可以包含具有氧化-还原活性的有机配体，这些特征使其具有作为高性能超级电容器电极材料的应用潜力。本文通过简单的溶剂热反应合成了一种镍基配位聚合物Ni-PAD (PAD=N,N′-二（1,2,4-三唑基）均苯四甲酰二亚胺)，并首次研究了它作为超级电容器的电极材料的性能。研究结果表明：三电极体系下，Ni-PAD电极展示了高的放电比容量，较高的倍率性能和较好的循环稳定性。在1 A·g^-1电流密度下和1M KOH溶液中，其比电容最大可达1145 F·g^-1。在2 A·g^-1的电流密度下，循环1000次以后的电容保持率为43%。在1 A·g^-1下，由Ni-PAD和还原性氧化石墨烯（rGO）构筑的不对称超级电容器的能量密度和功率密度分别为28.13 Wh·kg^-1和0.76 kW·kg^-1。良好的超电容性能与Ni-PAD结构中含有氧化-还原活性的镍离子和配体，以及小尺寸的纳微米粒子有关。
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  响应面法优化硅藻土负载纳米零价铁去除水中Cr(Ⅵ)

  刘下国, 周安益, 吴事典, 李嘉诚, 李凯

  离子交换与吸附. 2024, 40(01): 91-98. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010091

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  近年来，纳米零价铁(Nanoscale zerovalent iron, NZVI)因高还原性、高比表面积等优点被广泛应用于去除水中Cr(Ⅵ)的研究。本文采用壳聚糖改性后的硅藻土(CDt)对NZVI进行负载制备了硅藻土负载型纳米零价铁(NZVI-CDt)，并对其去除水中Cr(Ⅵ)的条件进行了响应面法优化。以负载比(CDt与NZVI的质量比)、温度、反应时间以及反应溶液pH值为4个响应因素，以水中Cr(Ⅵ)的去除率为响应值进行了四因素三水平的响应面实验设计(Box-Behnken Design, BBD)，建立了响应面模型。分析结果表明：模型在整个回归区域内拟合度好，4个因素对Cr(Ⅵ)去除率的影响是显著的(F值为146.83)，影响顺序为溶液p H值>负载比>反应时间>温度。通过模型优化得到最佳去除条件为：负载比3∶1，温度30℃，反应时间35 min,pH=4，且预测的Cr(Ⅵ)最高去除率为97.81%。通过3组平行实验对模型的预测结果进行验证，得到预测值高于实际值且绝对误差为1.93%，说明预测值与实际值的拟合度较好。通过该研究优化了NZVI-CDt去除水中Cr(Ⅵ)的反应条件，为NZVI-CDt的实际应用提供了数据支持和理论依据。