2024年, 第40卷, 第05期　
刊出日期：2024-10-20

  

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  功能聚离子液体多孔膜的研究进展

  胡颖一, 王鸿

  离子交换与吸附. 2024, 40(05): 355-365. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024050355

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  聚电解质多孔膜具有带电荷的特性和丰富的孔结构，在膜科学领域有巨大的应用价值。聚离子液体是指由离子液体单体聚合生成的聚合物，兼具离子液体和聚合物的优良性能，是近年来发展迅速的一类新型功能聚电解质。相比传统聚电解质，聚离子液体具有可调节的亲疏水性和可设计的结构，这些功能特性赋予其在功能聚电解质(纳米)多孔膜领域良好的应用前景。文章综述了功能聚离子液体多孔膜的制备方法，重点阐述了聚离子液体多孔膜相关工作的最新研究进展及其在吸附/分离、传感驱动、能量转换和功能性涂层等方面的应用，并对该领域的未来发展方向进行了展望。
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  燃料电池用高性能耐高温质子交换膜的研究进展

  王乐乐, 王潜, 李雷, 吕睿轩, 金朔, 杨景帅

  离子交换与吸附. 2024, 40(05): 366-375. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024050366

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  在120～200℃的操作温度范围内，高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)表现出了诸多优势，包括较快的电极反应动力学、较高的一氧化碳(CO)耐受性以及简化的热和水管理系统。HT-PEMFC的核心材料之一是高温质子交换膜(HT-PEM)，其性能直接决定了燃料电池的整体表现及使用寿命。目前，以磷酸(PA)掺杂聚苯并咪唑(PBI)膜为代表的HT-PEM受到了广泛关注。文章首先阐述了PA掺杂型HT-PEM的传质机理，继而结合HT-PEM的发展历史，系统地总结了当前HT-PEM的主要类别。然后详细讨论了基于PBI的HT-PEM、含有主链碱性基团的非PBI类HT-PEM以及侧链含有碱性基团的HT-PEM的结构特性及其对性能的影响规律。最后，概述了HT-PEM领域当前面临的主要问题与挑战，旨在为高性能、低成本HT-PEM的设计与开发提供有价值的参考和启示。
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  结构化水凝胶的构建及其应用

  钟伟婷, 吕菲, 张珍坤

  离子交换与吸附. 2024, 40(05): 376-393. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024050376

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  生物软物质材料的特殊性能往往来源于其内部规整的有序结构。受此启发，在原本无规的水凝胶内部引入规整的内在本征结构有望赋予水凝胶各种独特的性能，使其作为多重刺激响应性智能材料在可视化生物传感器、机械形变诱导显示技术、软体机器人等新兴领域有着广泛的应用潜能。因此，制备具有一定内在有序结构的水凝胶已经成为水凝胶研究领域的一个新方向。在此基础上，结构化水凝胶(Structured hydrogel或Structural hydrogel)的概念被提出并逐步完善。文章结合笔者在结构化水凝胶领域的前期工作积累，从结构化水凝胶的基本概念、制备方法、特性以及应用等几个方面对结构化水凝胶的研究进展进行初步总结。
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  磁性吸附剂Fe₃O₄@SiO₂-NH₂的制备及其对Cd²⁺的吸附性能研究

  刘永侠, 焦朋朋, 王晴, 杨丹, 于晓娜, 姜东良, 王盛谕, 吴昊

  离子交换与吸附. 2024, 40(05): 394-403. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024050394

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  文章采用分步合成法制备了磁性吸附剂Fe₃O₄@SiO₂-NH₂，通过红外光谱仪（IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、振动样品磁强计（VSM）和扫描电子显微镜（SEM）对其进行了表征，同时研究了pH值、吸附时间、初始浓度和温度对Fe₃O₄@SiO₂-NH₂吸附特性的影响。结果表明：当温度为25℃、pH值为5.16、投加量为0.01 g、吸附时间为50 min时，Fe₃O₄@SiO₂-NH₂对Cd²⁺的吸附量为173.91 mg/g;Fe₃O₄@SiO₂-NH₂对Cd²⁺的吸附属于化学吸附，准二级动力学模型能较好地拟合吸附动力学行为；Langmuir等温吸附模型能较好地描述Fe₃O₄@SiO₂-NH₂对Cd²⁺的吸附过程，基于Langmuir等温吸附模型计算获得的吸附量为175.43 mg/g，与试验测定值接近。热力学数据表明，Fe₃O₄@SiO₂-NH₂对Cd²⁺的吸附是自发且吸热的过程。
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  多胺改性木粉对水体中药源有机物的吸附对比研究

  黄子懿, 陈婕妤, 宋逸璇, 凌晨

  离子交换与吸附. 2024, 40(05): 404-411. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024050404

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  文章以杨树木粉为骨架，通过碱预处理与多胺试剂进行反应，合成了4种不同胺基链长的多胺木粉(AWFs)，并考察其对常见畜禽废水中4种药源有机物的去除性能。结果表明，AWFs对磺胺甲恶唑(SMZ)、头孢唑林(CEF)、对氨基苯砷酸(p-ASA)和对苯二酚(HQ)的最优pH均接近其酸性基团的p Ka值，总体上随多胺链长增大先增后降，三乙烯四胺改性木粉(TTWF)吸附量最大。将其与聚胺改性木粉(PWF)对比研究，4种污染物在TTWF和PWF上的吸附均符合Langmuir模型，TTWF和PWF分别对HQ和SMZ的饱和吸附量最大，为3.877 mmol/g和2.432 mmol/g。此外，TTWF和PWF对SMZ、CEF和p-ASA的吸附随温度变化影响是相反的，可能是由于前者对这些药源有机物的吸附以氢键作用为主导，是自发的吸热反应，而后者的多胺基碱性强，以静电吸附为主。采用密度泛函理论(DFT)优化计算了它们与TTWF的静电和氢键作用构型，总结合能顺序与吸附容量的排序一致。
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  磁性载镧纳米复合材料对水体中磷酸盐的吸附性能研究

  张艳, 陈丹, 祝金波, 徐嘉翔, 黄震, 彭小明

  离子交换与吸附. 2024, 40(05): 412-420. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024050412

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  磷营养盐富集容易引起水体富营养化现象，不仅造成景观水体功能性缺失，对人类健康也造成潜在的威胁。由于稀土元素可高效吸附去除水体中磷等无机污染物，本研究拟以Fe₃O₄/C作为前驱体，采用水热法制备了La（OH）₃/Fe₃O₄/C磁性纳米材料，分析其吸附剂用量、pH、共存离子、吸附动力学、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）等，并研究其控制模拟景观水体中磷营养盐含量的能力。结果表明La（OH）₃/Fe₃O₄/C对磷的静态吸附容量高达88.27 mg/g，吸附过程符合准二级动力学模型；溶液p H值在3～7时其具有较好的吸附效果，在共存离子竞争下对磷酸盐表现出良好的选择性。La（OH）₃/Fe₃O₄/C纳米复合材料可作为吸附污染水体中磷酸盐的潜在材料，对景观水体水质控制及富营养化防治具有重要的实用价值和理论意义。
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  离子交换柱层析纯化右旋糖酐40提高产品品质

  问清江, 郑巧霞, 孙晓宇, 丁浩, 慕娟

  离子交换与吸附. 2024, 40(05): 421-428. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024050421

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  右旋糖酐发酵液酶解制备的右旋糖酐40经过离子交换柱层析分离纯化后，相关产品指标达到国际最高标准。右旋糖酐发酵液酶解制备的右旋糖酐40，产率可达31.70 g/L，产品的重均分子量（M_w）为36125、10%大分子M_w为106805、10%小分子M_w为7272，达到欧洲标准；阳-阴-阳-阴不连续离子交换柱层析右旋糖酐40产品的炽灼残渣、重金属和氮含量分别为0.01%、0.000643%和0.004%，炽灼残渣和氮含量达到国际最高标准，重金属含量达国家标准，电导率降至70μS/cm以下；阳-阴-阳-阴-阳-阴不连续离子交换柱层析右旋糖酐40的炽灼残渣、重金属和氮含量分别为0.01%、0.0001%和0.005%，均达到国际最高标准，电导率降至10μs/cm以下；3次阳-阴连续离子交换柱层析右旋糖酐40的炽灼残渣、重金属和氮含量分别为0.01%、0.0001%和0.004%，均达到国际最高标准，重均分子量和分子量分布达到欧洲标准，收率超过85%，电导率降至5μS/cm以下。
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  聚季铵盐在洗发水中调理性能的测试研究

  冯逸鑫, 翁佳丽, 叶嘉烘, 李燕, 张磊

  离子交换与吸附. 2024, 40(05): 429-434. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024050429

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  利用头发多功能测试系统分别对含聚季铵盐-22 plus的洗发水、含聚季铵盐-37 plus的洗发水以及不含聚季铵盐的洗发水进行干、湿梳理性能测试，摩擦系数测试，头发体积测试，评价聚季铵盐-22 plus及聚季铵盐-37 plus对洗发水梳理性能、顺滑性能和蓬松性能的提升效果。经过实验发现，含聚季铵盐-22 plus洗发水与不含聚季铵盐洗发水对比，其干梳理性能提升了47.1%，湿梳理性能提升了50.1%，摩擦系数降低了13.5%，蓬松做功提高了14倍；含聚季铵盐-37 plus洗发水与不含聚季铵盐洗发水对比，其干梳理性能提升了45.5%，湿梳理性能提升了52.5%，摩擦系数降低了18.1%，蓬松做功提高了17.5倍。结果表明，聚季铵盐-22 plus及聚季铵盐-37 plus作为发用调理剂添加到洗发水中，对头发具有滋养(改善头发梳理性及头发顺滑度)和改善头发蓬松度的作用，进而为上述2款聚季铵盐在洗发水中的应用拓展提供有效的数据支撑。
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  高分子物理课程思政中闭环式教学的构思与实践

  赵传壮, 关欣, 王格格, 陈欣然

  离子交换与吸附. 2024, 40(05): 435-440. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024050435

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  高分子物理课程是培养学生科学精神、创新意识、工匠精神和工程伦理的良好载体。文章提出了“阶梯式能力培养+闭环式价值培养”的思政融合教学设计思路，将科学趣闻、工程案例和科技前沿等带入课堂，将专业能力培养和价值塑造有机结合，达到了“学有所感，学有所思，学有所悟”的教学效果，为理工科专业课程的思政融合教学提供了新的思路。