2024年, 第40卷, 第06期　
刊出日期：2024-12-20

  

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  生物离子交换工艺在水处理中的应用

  高凯燕, 王羽洁, 韩立秦, 徐珊姗, 朱兴祺, 双陈冬, 李爱民

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 441-449. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010009

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  水中天然有机物以及各类新污染物会对水生态环境和人类健康造成威胁，这些污染物的去除是水处理的重要研究方向。吸附与离子交换是一种常见的水处理方法，但该方法会产生大量固体废物，或因再生产生大量浓液，在增加处理成本的同时，仍然存在污染物释放的风险。近年来，一些学者提出的生物离子交换(BIEX)工艺，能够协同发挥离子交换、吸附和生物降解的作用去除水中的天然有机物和多种新污染物。研究发现，BIEX工艺能够长期运行，通过二次离子交换和生物作用净化水质，对地表水中天然有机物的去除率可达30%～80%，对布洛芬、咖啡因、雌二醇等新污染物的去除率达60%～100%，极大地避免了传统离子交换树脂运行过程中再生化学药剂的使用和再生废液的产生。文章总结了近年来BIEX工艺在运行效果和作用机制方面的研究。
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  纤维素-聚合离子液体复合材料研究进展

  崔展鹏, 刘利沙, 韩选亮, 刘遵峰, 周湘

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 450-457. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024060450

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  文章总结了使用离子液体溶解纤维素以及通过可聚合离子液体与纤维素进行原位聚合制备纤维素-聚合离子液体复合材料的相关研究进展，基于纤维素材料的结构，阐述了离子液体溶解纤维素的机理，分析了其溶解纤维素的影响因素；同时总结了可聚合离子液体通过原位聚合制备纤维素-聚合离子液体复合材料的研究进展；最后展望了纤维素-聚合离子液体复合材料未来的发展方向。
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  基于硫辛酸的聚合物在生物医学中的应用

  刘玉操, 袁靓, 尚轲, 袁晓燕

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 458-468. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024010013

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  硫辛酸是广泛存在于生物体中的小分子物质。因具有较低的熔点(60～62℃)，硫辛酸结构中的二硫戊环易受热发生开环聚合，所得到的聚合物主链含有动态二硫键，可表现出动态特性。硫辛酸分子中的端羧基可以通过一系列化学反应，得到对应的硫辛酸衍生物，这有助于拓展硫辛酸在生物医学中的应用。硫辛酸及其衍生物也可通过自由基机理参与聚合反应生成聚合物。文章从药物递送、动态材料和硫辛酸-蛋白质(或糖类)偶联物等3个方面总结了硫辛酸衍生聚合物相关研究的最新进展，为硫辛酸在生物医学中发挥更大作用提供思路。
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  宽层间距MoS₂纳米片对水中重金属Cu（Ⅱ）的吸附性能研究

  张梦, 聂广泽, 仲兆祥

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 469-480. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024060469

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  通过水热法制备宽层间距的二硫化钼（W-MoS₂）纳米片，并将其用于吸附水中的游离态和络合态Cu（Ⅱ）。实验结果表明，W-MoS₂对水中铜离子（Cu2+）、柠檬酸铜（Citrate-Cu）和乙二胺四乙酸铜（EDTA-Cu）均有优良的吸附效果，其吸附等温线符合Langmuir吸附模型，计算得到最大吸附量分别为55.71、23.45和9.72 mg/g。W-MoS₂对Cu2+的吸附在90 min内达到平衡，对Citrate-Cu和EDTA-Cu的吸附在240 min内达到平衡，其吸附过程均符合准二级动力学模型。此外，W-MoS₂对3种形态的Cu（Ⅱ）均表现出优异的吸附选择性。通过XPS、 FTIR分析揭示了MoS₂吸附Cu2+、Citrate-Cu和EDTA-Cu的主要作用机制为表面丰富的S基团与Cu之间的配位络合。本研究为MoS₂纳米材料去除废水中不同形态的Cu（Ⅱ）提供了技术参考。
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  盐湖盐藻生物质材料对U（Ⅵ）的吸附性能研究

  周昌友, 陈元涛, 张炜, 王海洋, 韩珊珊, 荆永康

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 481-491. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024060481

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  柴达木盆地盐湖卤水中铀资源储量巨大，探寻和开发盐湖铀资源已成为我国战略性选择之一。采用从柴达木盆地盐湖中分离纯化所得的杜氏盐藻与特氏杜盐藻藻株，将其培养、离心、烘干、活化后制成藻粉，考察了初始pH、吸附时间、吸附温度、初始U（Ⅵ）浓度、不同盐种类及浓度等对2种盐藻吸附U（Ⅵ）的影响。杜氏盐藻与特氏杜盐藻对U（Ⅵ）的吸附过程均为单分子层化学吸附，通过Langmuir吸附模型拟合可知吸附量分别最高达276.57 mg·g^-1和343.12 mg·g^-1。通过SEM、EDS、FT-IR、XPS等分析方法对2种盐藻吸附前后的形貌特点及组成变化进行表征，并提出可能的吸附机理。此外，考察2种盐藻在不同盐种类及浓度中对U（Ⅵ）的吸附，结果表明2种盐藻在一定盐度下对U（Ⅵ）吸附性能良好，且特氏杜盐藻优于杜氏盐藻。
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  南瓜皮的氧化改性及其对Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的吸附性能研究

  陈佑宁, 张润浦, 黄金鸿, 王敏

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 492-497. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024060492

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  文章以农业废弃物南瓜皮(PP)为原材料，采用H2O2对其进行改性，制备了氧化南瓜皮(OPP)生物吸附剂。采用红外光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对改性前后的吸附剂进行表征，研究OPP对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附性能。结果表明：OPP对于Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附量明显增加，在pH值为5时，对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)最大吸附量分别为238.09 mg/g和338.98 mg/g,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附等温线均符合Langmuir吸附等温模型，说明吸附过程为单分子层吸附，2种金属离子的吸附动力学均符合准二级动力学方程。经过5次吸附-解吸循环实验，OPP的吸附量没有发生显著变化，表明OPP具有良好的重复使用性能，在重金属废水的处理中有潜在的应用前景。
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  磷酸和硫酸钠一步法合成六偏磷酸钠新方法研究

  刘斌, 姚德秀, 周骏宏

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 498-504. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024060498

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  六偏磷酸钠是一种使用广泛的功能性磷酸盐，可用于洗涤、水处理、食品、选矿等工业生产中。六偏磷酸钠传统生产工艺较为陈旧，为了开辟新的原料来源及合成路线，尝试采用Na₂SO₄与H₃PO₄直接反应，以降低原料成本。文章研究了该直接反应的可行性并研究煅烧温度、煅烧时间和物料配比3种变量对该反应的影响，实验发现在煅烧条件下，Na₂SO₄和H₃PO₄混合物发生复分解反应，Na₂SO₄中S以气态形式逸出反应体系，剩余Na元素参与形成六偏磷酸钠，随着煅烧时间增加或煅烧温度提高，原料Na₂SO₄分解更为彻底，从产物的残留S含量以及XRD检测结果中发现衍射峰变平缓最终形成玻璃态物质，实验结果表明在煅烧温度为800℃、煅烧时间为1 h、物料配比为（1.01～1.02）∶1时制备的六偏磷酸钠效果最佳。本新工艺具有流程缩短、能够用低价值Na₂SO₄原料替代高价值Na₂CO₃的优势，值得进一步研究。
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  功能阳离子型油包水乳化剂在护肤乳霜中的应用研究

  翁佳丽, 冯逸鑫, 王佳丽, 李燕, 张磊

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 505-510. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024060505

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  为有效解决油包水护肤乳霜长期以来存在的高低温稳定性差、难以制备等行业关键性技术难题，研究在油包水乳霜中使用功能阳离子型油包水乳化剂作为主要乳化剂，提升油包水乳霜高低温稳定性。功能阳离子型油包水乳化剂具有增加油包水乳化界面厚度和提升乳化界面致密性的作用，乳化、稳定性能强大，通过对其所制备的油包水乳霜分别进行高低温稳定性测试、显微镜观察、粘度测试和肤感评测，验证其性能。结果显示，功能阳离子型油包水乳化剂制备的油包水乳霜，在总油脂质量分数<18%的前提下，油包水乳霜高低温稳定性均通过测试，且油脂含量越高，料体稠度越高；通过显微镜观察，油包水腔室保持完整，粒径分布均匀，长期稳定性具有良好保障。阳离子型聚合物在乳霜中的应用，带来了柔软、顺滑的肤感，配合调整油包水乳霜配方中油脂的种类及比例，使得制备的阳离子型油包水乳霜肤感与水包油乳霜接近，解决了油包水护肤品肤感黏腻的问题，为油包水乳霜在护肤行业的进一步发展奠定了扎实的基础。
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  超高效液相色谱-串联质谱法测定饮用水中西草净含量的不确定度评定

  黄慧星, 杨昀菲

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 511-515. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024060511

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  文章依据国家标准《饮用水中450种农药及相关化学品残留量的测定液相色谱-串联质谱法》(GB/T 23214—2008)，以实例介绍超高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定饮用水中西草净含量的不确定度评定。计算平均浓度为5.14μg/L的西草净饮用水样品的合成不确定度及标准不确定度，通过各分量的不确定度计算结果，得出其不确定度贡献主要来源于标准溶液配制过程引入的不确定度、标准曲线拟合引入的不确定度，贡献率分别为42%与28%。最终饮用水中西草净含量的结果为(5.14±0.5)μg/L,k=2。
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  课程设计和教学活动中专创融合和课程思政的体现——“生物工程下游技术”课程设计探索与实践

  王淑芳, 丁丹, 周卫红, 王坚

  离子交换与吸附. 2024, 40(06): 516-519. https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024060516

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  如何将思政元素融入专业课教学，在引领学生成长成才中践行专创融合理念，是目前高校教育教学改革的重点和难点。文章就南开大学生命科学学院“生物工程下游技术”课程内容设计、课程组织及教学举措、成绩评定方式和教学效果等方面展开分析课程组教师的教学体会。目的在于落实立德树人的根本任务，强调高校专业课教学应注重学生们在创新实践中的成长与发展，回归和突出育人本质。