Cu2+印跡聚合物的制備及其吸附性能研究.pdf

1、由全球工業(yè)化導(dǎo)致的重金屬水污染越來越嚴(yán)重并廣泛存在,因此,采用合適的處理技術(shù)有效去除污水中的有毒重金屬是長(zhǎng)期以來一直被關(guān)注的關(guān)鍵問題。在所有的重金屬離子中,銅對(duì)人類來說,毒性不是特別強(qiáng),但是它的廣泛使用和在環(huán)境中增加的水平會(huì)導(dǎo)致一系列的健康問題,因此它被列為美國環(huán)境保護(hù)局13種標(biāo)準(zhǔn)污染物之一。傳統(tǒng)的去除Cu2+的方法有化學(xué)沉積、離子交換、電解、反滲透和活性炭吸附法,但是這些方法在工業(yè)應(yīng)用上不能優(yōu)先分離某種離子,固有的選擇性缺點(diǎn)是其主要的

2、缺點(diǎn)。因此為了能特定的去除或分離混合物中的某種金屬離子,材料的選擇性被要求。
　　離子印跡聚合物因其具有吸附容量大、吸附選擇性和機(jī)械強(qiáng)度高、重復(fù)使用性能好等優(yōu)點(diǎn),受到環(huán)境科學(xué)家的廣泛重視。不同種類的金屬離子印跡聚合物的吸附效果已經(jīng)被報(bào)道,但是吸附容量和吸附選擇性仍不是很高,仍需要研究和開發(fā)新的印跡吸附材料。
　　本文通過離子印跡技術(shù)在均相中制備了以Cu2+為模板,PEI為基本骨架,1,2-二溴乙烷為交聯(lián)劑的Cu2+印跡聚合物

3、,其最佳制備條件為溶劑選擇DMSO,高溫交聯(lián)溫度是120℃;最佳反應(yīng)時(shí)間24h;并制備了空白印跡聚合物(Non-IIP)進(jìn)行對(duì)比。通過用紅外光譜(FTIR)和掃描電鏡(SEM)對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)進(jìn)行表征分析,結(jié)果表明產(chǎn)物的特征吸收峰和紅外圖譜相吻合,且表面有許多疏松的均勻微孔,和Non-IIP相比,孔結(jié)構(gòu)更加均勻規(guī)整。且對(duì)Cu2+-IIP和Non-IIP分別進(jìn)行了靜態(tài)吸附研究,發(fā)現(xiàn)我們制備的Cu2+-IIP有很高的吸附容量,達(dá)到83

4、.3mg/g,是非印跡聚合物的2.4倍,而且有很快的吸附動(dòng)力學(xué),達(dá)到平衡所需的時(shí)間大概為60min,根據(jù)假一級(jí)和假二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行模擬,發(fā)現(xiàn)假二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算的Qmax(50 mg/g)更接近實(shí)驗(yàn)值48.84 mg/g,其線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99446,完全可以用假二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型來描述,說明該吸附是化學(xué)吸附過程。
　　等溫吸附數(shù)據(jù)用Langmuir和Freundlich模型來模擬,發(fā)現(xiàn)和Langmuir模型接近,屬于單分子層吸

5、附。在不同溫度下進(jìn)行吸附時(shí),隨著溫度的升高吸附容量降低,可能是放熱反應(yīng)過程。在有干擾離子Ni2+, Zn2+和pb2+存在的Cu2+混合溶液中進(jìn)行選擇性吸附研究,發(fā)現(xiàn)Cu2+-IIP有著較高的吸附選擇性,完全可以用于吸附選擇性富集和分離。同時(shí)該吸附劑有著較好的重復(fù)使用性,第五次吸附時(shí)仍可達(dá)到原來的95.21％。總之,我們制備的Cu2+-IIP和Non-IIP、一些已經(jīng)報(bào)道的其他吸附劑相比,有著明顯的印跡效果和重復(fù)使用性,在實(shí)際應(yīng)用有著潛