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Efficient and selective recovery of Gd(Ⅲ)via polyethyleneimine modification of lanthanum-based metal-organic frameworks

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Journal of Rare Earths 2024年第1期42卷 210-219,I0007页

作者： Wenhao Li lijinhong huang Bin Xiao Xiaoguang Duan Haike Li Lang Li Wanfu huang Ganzhou Key Laboratory of Basin Pollution Simulation and Control Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou341000China Innovation Center for Water Quality Security Technology at Ganjiang River Basin Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou341000China Faculty of Science and Engineering WA School of Mines:MineralsEnergy and Chemical EngineeringCurtin UniversityWAAustralia School of Architecture and Design Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou341000China School of Resources and Architectural Engineering Gannan University of Science and TechnologyGanzhou341000China School of Chemical Engineering and Advanced Materials The University of AdelaideAdelaideSA5005Australia School of Resource and Environmental Engineering Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou341000China

With the development of the economy and the increasing demand for environmental protection,the efficient and selective recovery of Gd(Ⅲ)from actual wastewater is of critical *** this work,lanthanum-based metal-organic framework(LaBDC)materials were prepared by a hydrothermal method,and then polyethyleneimine(PEI)and LaBDC were combined by an impregnation method to form a novel LaBDC@xPEI *** prepared materials were characterized using Fourier transfo rm infrared spectroscopy(FTIR),X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),energy dispersive X-ray spectroscopy(EDX),B runauer-Emmett-Teller(BET),thermogravimetric analysis(TGA)and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS).Experiments show that LaBDC@50%PEI has the highest adsorption capacity(181.77 mg/g)among lanthanum-based MOFs with different PEI loadings at pH=5.5,which is about 5.1 times that of bare *** adsorption isotherm analysis shows that LaBDC@50%PEI follows the Langmuir *** addition,the adsorption kinetics of LaBDC@50%PEI follows a pseudo-second-order kinetic model,indicating that the adsorption process is chemical *** is worth noting that LaBDC@50%PEI maintains good adsorption performance and stability after three recycling tests,and exhibits excellent selectivity in cation interference ***,the LaBDC@50%PEI composites possess good stability and hold great promises in rapid recovery of Gd(Ⅲ)from practical aqueous environments.

关键词： Wet-impregnation method Polyethylene imine Metaleorganic frameworks Lanthanum Recovery of Gd(Ⅲ) Rare earths

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Ultrathin organic solvent nanofiltration membrane with polydopamine-HKUST-1 interlayer for organic solvent separation

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Journal of Environmental Sciences 2024年第7期141卷 182-193页

作者： Haike Li Xindong Li Guozai Ouyang lijinhong huang Lang Li Wenhao Li Wanfu huang Duokun Li Ganzhou Key Laboratory of Basin Pollution Simulation and Control Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou 341000China Innovation Center for Water Quality Security Technology at Ganjiang River Basin Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou 341000China School of Architecture and Design Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou 341000China WA School of Mines:Minerals Energy and Chemical EngineeringCurtin UniversityWA 6845Australia School of Materials Science and Engineering Tiangong UniversityTianjin 300387China

Polydopamine(PDA)and metal-organic skeleton HKUST-1 were co-deposited on the base membrane of hexamethylenediamine(HDA)-crosslinked polyetherimide(PEI)ultrafiltration membrane as the interlayer,and high-throughput organic solvent nanofiltration membrane(OSN)was prepared by interfacial polymerization and solvent activation *** polyamide(PA)layer surface roughness from 28.4 nm in PA/PEI to 78.3 nm in PA/PDA-HKUST-10.6/PEI membrane,reduced the thickness of the separation layer from 79 to 14 nm,and significantly improved the hydrophilic,thermal and mechanical *** flux of the PA/PDA-HKUST-10.6/PEI membrane in a 0.1 g/L Congo Red(CR)ethanol solution at 0.6 MPa test pressure reached 21.8 L/(m^(2)·hr)and the rejection of CR was 92.8%.Solvent adsorption test,N,N-dimethylformamide(DMF)immersion experiment,and long-term operation test in ethanol showed that the membranes had high solvent *** solvent flux test demonstrated that,under the test pressure of 0.6 MPa,the flux of different solvents ranked as follows:methanol(56.9 L/(m^(2)·hr))>DMF(39.6 L/(m^(2)·hr))>ethanol(31.2 L/(m^(2)·hr))>IPA(4.5 L/(m^(2)·hr))>N-hexane(1.9 L/(m^(2)·hr)).The ability of the membranes to retain dyes in IPA/water dyes solution was also *** flux of the membrane was 30.4 L/(m^(2)·hr)and the rejection of CR was 91.6%when the IPA concentration reached 50%.This OSN membrane-making strategy is economical,environment-friendly and efficient,and has a great application prospect in organic solvent separation systems.

关键词： Interfacial polymerization Organic solvent nanofiltration Interlayer Metal-organic frameworks Polydopamine

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Glycine functionalized activated carbon derived from navel orange peel for enhancement recovery of Gd(Ⅲ)

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Journal of Rare Earths 2022年第11期40卷 1794-1802,I0005页

作者： Bin Xiao lijinhong huang Wanfu huang Dongmei Zhang Xiangrong Zeng Xiaohui Yao School of Resource and Environmental Engineering Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou 341000China Jiangxi College of Applied Technology Ganzhou 341000China Faculty of Science and Engineering WA School of Mines:MineralsEnergy and Chemical EngineeringCurtin UniversityWAAustralia School of Architecture and Design Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou 341000China

Glycine functionalized activated carbon adsorption material(NOPAC-GLY-X)was successfully prepared by one-step thermal decomposition using agricultural waste navel orange peel as a *** batch adsorption experiments,it is found that the adsorption performance of Gd(Ⅲ)on activated carbon can be significantly enhanced by glycine *** adsorption isotherms of the NOPACs conform to the Langmuir isotherm model,and the maximum adsorption capacity of the activated carbon sample NOPAC-Gly-60 is approximately 48.5 mg/*** Gd(Ⅲ)adsorption capacity of navel orange peel activated carbon can be doubled after glycine modification,and the adsorption efficiency of gadolinium can reach99%at pH=*** physicochemical properties of the prepared adsorbents were characterized by Brunauer-Emmett-Teller(BET),Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR),elemental analysis(EA),and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS).The characterization test shows that the specific surface area of the sample increases from 1121 to 1523 m^(2)/g,and the ratio of(N+O)/C increases from 10.8%to 30.0%by the glycine *** five cycles of adsorption-desorption,the adsorption capacity can still be maintained at 88%of the initial ***-GLY-60 has excellent adsorption selectivity for Gd(Ⅲ).With the obvious advantages of simple synthesis steps and low cost,the activated carbon modification method adopted in this study has great application value in the field of rare earth adsorption and recovery.

关键词： Glycine functionalized One-step thermal decomposition Navel orange peel Gd(Ⅲ)adsorption Rare earths

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Synthesis of N,O-rich active site porous polymers and their efficient recovery of Gd(Ⅲ) from solution

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稀土学报:英文版 2023年第9期41卷 1419-1428,I0006页

作者： Bin Xiao lijinhong huang Jiacai Ou Bin Zeng Zhiqiang Zou Xiangrong Zeng Wanfu huang School of Resource and Environmental Engineering Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou 341000China School of Resources and Architectural Engineering Gannan University of Science and TechnologyGanzhou 341000China Faculty of Science and Engineering WA School of Mines:MineralsEnergy and Chemical EngineeringCurtin UniversityWAAustralia School of Architecture and Design Jiangxi University of Science and TechnologyGanzhou 341000China

Our previous study found that the adsorption performance of porous carbon for Gd(Ⅲ) could be significantly improved by increasing the N,and O functional groups on its ***,the adsorption capacity of porous carbon is low due to the limited number of N,and O functional groups that can be loaded on its *** to the advantage of customizable functional groups of porous organic polymers(POPs),the triazine-based Tb-MEL and hydroxyl-modified triazine-based Tp-MEL were synthesized by a one-step hydrothermal method using nitrogen-rich melamine as the raw material and triformylbenzene(Tb) and 2,4,6-triformylphloroglucinol(Tp),*** Gd(Ⅲ) adsorption isotherms and kinetic curves of Tb-MEL,and Tp-MEL at pH=6 and T=25℃ are in high agreement with the Langmuir isotherm(R^(2)>0.998) and pseudo-second-order kinetics(R^(2)>0.993),*** fitted maximum adsorption capacity(q_(max)) is about 136.05 mg/g,much higher than 58.38 mg/g of *** adsorption efficiency for Gd(Ⅲ) at pH=7 is close to 100%,and Tp-MEL maintains 62.4% of the initial adsorption capacity after ten cycle s of sorption/desorption of Gd(Ⅲ),with an average elution efficiency of more than 90%.Adsorption selection performance tests show that Tp-MEL has good adsorption selectivity for HREE ions,and the selectivity is as follows:Lu^(3+)>Y^(3+)>Gd^(3+)>Nd^(3+)>La^(3+)>Al^(3+)>Ca^(2+)>Mg^(2+).Batch adsorption,Brunauer-Emmett-Teller(BET) method,and X-ray photoelectron spectrometer(XPS)tests show that hydroxyl modifications lose the specific surface area of the polymer,and the functional groups contribute more to the adsorption performance than the specific surface area.

关键词： N O functional groups Triazine-based Hydroxyl-modified Adsorption performance Rare earths

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PDA夹层调控的荷正电纳滤膜的制备及在水处理中的应用

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材料导报 2023年第6期37卷 202-209页

作者：包亚晴黄李金鸿李新冬黄彪林黄万抚江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 江西理工大学建筑与设计工程学院江西赣州341000 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

当前商用纳滤膜在溶液中多显示荷负电,而根据道南效应,荷正电纳滤膜在分离废水中的荷正电物质时更具优势。本工作在掺杂金属有机骨架(MOF)的混合基质基膜上构建聚多巴胺(PDA)中间层,再通过聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)的交联反... 详细信息

当前商用纳滤膜在溶液中多显示荷负电,而根据道南效应,荷正电纳滤膜在分离废水中的荷正电物质时更具优势。本工作在掺杂金属有机骨架(MOF)的混合基质基膜上构建聚多巴胺(PDA)中间层,再通过聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)的交联反应制备了荷正电聚酰胺复合纳滤膜。对多巴胺(DA)沉积浓度和时间及TMC有机相的添加条件进行优化;对比了PDA中间层添加前后两种复合纳滤膜对1 g/L的MgCl2、NaCl、MgSO4、Na2SO4溶液的渗透截留情况;重点考察了改性膜对含Cu2+、Ni2+和Pb2+的重金属溶液及五种阴阳离子染料的处理情况,最后评估了膜的耐污染性能。结果表明,将2 g/L的DA在超滤支撑层上沉积90 min,PEI水相浓度为1.2%、浸没时间为7 min、TMC有机相浓度为0.5%、交联时间为120 s时,所制备的改性膜的综合性能最佳,膜的接触角为51.5°,表面粗糙度下降,等电点在pH为9左右,在溶液中显示荷正电。改性膜对MgCl2的截留率上升到94.26%,在0.8 MPa下,其对Cu2+、Ni2+、Pb2+溶液的水通量均在40 L/(m2·h)以上,且离子截留率分别为96.57%、95.23%、94.73%;同时,其对几种染料的截留率均能达到90%以上。因此,PDA中间层改性的荷正电纳滤膜在废水处理中具有良好的应用前景。

关键词：聚多巴胺(PDA) 聚乙烯亚胺(PEI) 荷正电纳滤膜重金属染料

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基于OBE-PDCA理念的安全工程专业教学模式构建与实践

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上饶师范学院学报 2023年第6期43卷 107-113页

作者：舒荣华黄李金鸿江西理工大学应急管理与安全工程学院江西赣州341000 江西理工大学建筑与设计学院江西赣州341000

针对安全工程专业传统静态教学模式中存在的问题(专业知识薄弱、实践能力弱、理论与实践脱钩),以OBE(outcome based education)理念为指导,融合PDCA(plan-do-check-act)理念,构建了基于OBE-PDCA理念的安全工程专业动态改进教学模式。该... 详细信息

针对安全工程专业传统静态教学模式中存在的问题(专业知识薄弱、实践能力弱、理论与实践脱钩),以OBE(outcome based education)理念为指导,融合PDCA(plan-do-check-act)理念,构建了基于OBE-PDCA理念的安全工程专业动态改进教学模式。该教学模式以学习成果为导向,开展线上与线下相结合的混合式教学方式,采取面向过程的课程考核方式,可达到教学持续循环改进的目的。教学实践表明:基于OBE-PDCA理念的安全工程专业动态改进教学模式充分发挥了互联网的优势,取得了良好的教学效果,得到了教师、企业管理团队、企业技术人员和学生的肯定,可为安全工程专业的课程教学改革提供理论支撑。

关键词： OBE-PDCA理念安全工程专业教学模式构建与实践

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改性纳滤膜处理镧离子稀土废水

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水处理技术 2022年第4期48卷 85-88,103页

作者：李柳黄万抚李新冬黄李金鸿包亚晴袁佳彬江西理工大学土木与测绘工程学院江西理工大学资源与环境工程学院江西理工大学建筑与设计学院江西赣州341000

研究以石墨烯量子点(GQDs)作为水相添加剂加入到哌嗪(PIP)水溶液中与均三苯甲酰氯(TMC)发生界面聚合反应制备复合纳滤膜,并用该膜处理镧离子稀土废水。通过正交实验确定制备改性膜的最佳比例质量分数为1.5% PIP、0.2% TMC、0.003% GQDs... 详细信息

研究以石墨烯量子点(GQDs)作为水相添加剂加入到哌嗪(PIP)水溶液中与均三苯甲酰氯(TMC)发生界面聚合反应制备复合纳滤膜,并用该膜处理镧离子稀土废水。通过正交实验确定制备改性膜的最佳比例质量分数为1.5% PIP、0.2% TMC、0.003% GQDs。在 30 ℃、0.6 MPa 条件下,改性纳滤膜对镧离子稀土废水的综合处理效果最好,长时间运行后改性纳滤膜的通量和截留率分别保持在 27.73 L/(m^(2)·h)和 97.31%。有望为今后纳滤膜处理稀土尾矿水提供方向。

关键词：石墨烯量子点纳滤膜稀土镧离子

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镧离子和铵离子在高岭石表面的吸附机理研究

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矿冶工程 2023年第4期43卷 52-56,60页

作者：邹志强黄李金鸿李新冬肖文刚钱艳涛黄万抚江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 赣州稀土矿业有限公司江西赣州341000 江西理工大学建筑与设计学院江西赣州341000 江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000

基于密度泛函理论的平面波赝势第一性原理计算,研究了La^(3+)和NH_(4)^(+)在高岭石(001)面和(00⁃1)面的吸附机理。结果表明,La^(3+)主要通过静电作用吸附在高岭石表面,NH_(4)^(+)除静电作用外,还存在氢键作用,比La^(3+)有更多的电子转... 详细信息

基于密度泛函理论的平面波赝势第一性原理计算,研究了La^(3+)和NH_(4)^(+)在高岭石(001)面和(00⁃1)面的吸附机理。结果表明,La^(3+)主要通过静电作用吸附在高岭石表面,NH_(4)^(+)除静电作用外,还存在氢键作用,比La^(3+)有更多的电子转移到高岭石表面上。离子在高岭石(001)面的吸附能绝对值从大到小排序为:La^(3+)>NH_(4)^(+)>H_(2)O;离子在高岭石(00⁃1)面的吸附能绝对值从大到小排序为:NH_(4)^(+)>La^(3+)>H_(2)O。La^(3+)更容易吸附在(001)面上,而NH_(4)^(+)更容易吸附在(00⁃1)面上。采用硫酸铵作浸出剂时,浸出剂浓度需要提高到一定值才能使吸附在高岭石(001)面上的La^(3+)等稀土离子被有效地交换下来。

关键词：离子型稀土矿稀土原地浸矿镧离子铵离子高岭石吸附密度泛函理论

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两性离子聚合物在反渗透膜制备中的应用研究

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化工新型材料 2021年第5期49卷 7-10,15页

作者：黄万抚李睿涵黄李金鸿李柳江西理工大学研究生院赣州341000 江西理工大学建筑与测绘工程学院赣州341000

膜生物污染问题一直是限制反渗透分离技术广泛应用的主要原因之一,抗生物污染性反渗透膜的制备成为膜领域的研究重点。两性离子聚合物由于独特的抗蛋白质吸附性能及较好的生物相容性,而成为抗蛋白质吸附反渗透膜的理想材料之一。就两性... 详细信息

膜生物污染问题一直是限制反渗透分离技术广泛应用的主要原因之一,抗生物污染性反渗透膜的制备成为膜领域的研究重点。两性离子聚合物由于独特的抗蛋白质吸附性能及较好的生物相容性,而成为抗蛋白质吸附反渗透膜的理想材料之一。就两性离子聚合物的抗蛋白质吸附机理及其在反渗透膜领域的应用进行了深入分析,阐述了两性离子聚合物直接引入反渗透表面,以及与纳米粒子联用引入反渗透膜表面两种手段的研究进展,并分析了两性离子聚合物在反渗透膜领域应用的优势与不足。

关键词：反渗透膜污染两性离子聚合物抗生物污染膜

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Ag^(+)催化微生物氧化含砷难处理金矿石试验研究

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黄金 2022年第10期43卷 58-64页

作者：胡佳航李文豪黄李金鸿李新冬丁伟张鑫黄万抚江西理工大学资源与环境工程学院江西理工大学赣州市赣江流域水质安全保障技术创新中心赣州市流域污染模拟与控制重点实验室江西理工大学建筑与设计学院

含砷难处理金矿石生物氧化预处理技术是一种绿色环保技术,但存在反应周期长、浸出效果不理想等问题。研究了添加Ag^(+)催化剂来提高生物氧化效率,并探讨了不同Ag^(+)质量浓度和浸出时间对含砷难处理金矿石生物氧化的影响。结果表明:当添... 详细信息

含砷难处理金矿石生物氧化预处理技术是一种绿色环保技术,但存在反应周期长、浸出效果不理想等问题。研究了添加Ag^(+)催化剂来提高生物氧化效率,并探讨了不同Ag^(+)质量浓度和浸出时间对含砷难处理金矿石生物氧化的影响。结果表明:当添加Ag^(+)质量浓度为20 mg/L时,砷浸出率最高为53.38%,氧化还原电位持续上升最后趋于稳定;添加Ag^(+)后的pH比不添加Ag^(+)时上升更多,这是因为添加Ag^(+)后生成了更多Fe^(3+),为细菌提供了更多的营养物质。对不同生物氧化阶段的矿样进行XRD、SEM-EDS、XPS等表征分析发现,添加Ag^(+)可使矿样更加疏松多孔,提高砷浸出率,且可加速生物浸出,缩短生物氧化周期,提高生物氧化效率。

关键词：生物氧化含砷难处理金矿 Ag^(+) 催化剂砷浸出率氧化还原电位

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