聚丙烯酸系凝膠材料的制備及吸附重金屬離子的研究.pdf

1、重金屬廢水處理是當(dāng)今世界所面臨的一項(xiàng)嚴(yán)峻課題，吸附法因其具有吸附速率快、吸附容量大和操作簡單等優(yōu)勢而在處理重金屬廢水領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文制備了三種基于丙烯酸鈉的復(fù)合凝膠吸附劑，系統(tǒng)地研究了它們對水溶液中Pb2+、Cd2+等重金屬離子的吸附性能，主要內(nèi)容如下：
　　1.采用分散聚合法制備了一系列的 GO增強(qiáng)的聚丙烯酸鈉復(fù)合凝膠材料P(AANa-co-AM)/GO，對樣品進(jìn)行了XRD、FT-IR、SEM和TGA表征及溶脹率和拉伸強(qiáng)

2、度測試，并測試了共聚物凝膠 P(AANa-co-AM)和這些具有不同共聚單體摩爾比(AANa/AM)和不同交聯(lián)劑(MBA)投加量的聚合物凝膠對Pb2+、Cd2+的吸附率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1.0wt％GO的加入能有效提高共聚物凝膠的力學(xué)強(qiáng)度和對 Pb2+、Cd2+的吸附率；當(dāng) AANa：AM=1:1、MBA投加量為0.8wt%時(shí)，所制備的P(AM-co-AANa)/GO的復(fù)合凝膠對Pb2+和Cd2+具有較優(yōu)的吸附性能與合適的溶脹率(282.

3、2 g/g)。以 AANa/AM=1:1,1.0wt%GO和0.8wt% MBA配方所制備的P(AM-co-AANa)/GO復(fù)合凝膠為吸附劑，系統(tǒng)地考察了 P(AM-co-AANa)/GO對Pb2+、Cd2+的吸附性能。結(jié)果表明，溶液pH值對Pb2+和Cd2+的吸附率的影響都較大，Pb2+和 Cd2+分別在 pH=4.0~5.0和4.5~6.0具有較好的吸附效果；Mg2+、Ca2+的存在對Cd2+的吸附影響較顯著；P(AANa-co-A

4、M)/GO對Pb2+和Cd2+的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)模型，P(AANa-co-AM)/GO對Pb2+和Cd2+的吸附等溫線符合Langmuir模型，屬于單分子層化學(xué)吸附，298K下對Pb2+和Cd2+的最大吸附量分別為452.25和196.38 mg/g。以2%(v/v)的HCl為洗脫液和0.1M的NaOH為再生液可使P(AANa-co-AM)/GO實(shí)現(xiàn)4次以上重復(fù)利用。EDS和XPS譜圖分析表明， P(AANa-co-AM)/G

5、O對Pb2+的吸附機(jī)理為—COO-與Pb2+的螯合作用，而對Cd2+的吸附為-COO-Na+與Cd2+的離子交換作用；P(AANa-co-AM)/GO在吸附劑填充高度10 cm和流速2 mL/min的條件下對80 mg/L的Pb2+模擬廢水具有較好的柱吸附效果，可有效凈化含Pb2+廢水。
　　2.采用反相懸浮聚合法制備了粒狀交聯(lián)聚丙烯酸鈉凝膠(PAANa)，并對PAANa樣品進(jìn)行了SEM、FT-IR和TGA等表征和吸水率測試，并將

6、其用于對水溶液中Pb2+的吸附研究。結(jié)果表明：溶液pH值對Pb2+的去除率影響較大，在pH=4.5~5.0時(shí)PAANa對Pb2+具有較好的吸附效果，在溶液pH=5.0時(shí)PAANa對濃度低于200 mg/L的Pb2+的去除率可達(dá)98%以上；PAANa對Pb2+的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)模型，對Pb2+的吸附的吸附等溫線符合Langmuir模型，屬于單分子層化學(xué)吸附，293K下的最大吸附量為446.98 mg/g;以2%(v/v)的HCl

7、為洗脫液和0.1M的NaOH為再生液，可使PAANa實(shí)現(xiàn)4次以上重復(fù)利用；XPS分析表明PAANa對Pb2+的吸附機(jī)理為—COO-與Pb2+的螯合作用。
　　3.采用分散聚合法結(jié)合 Ca2+表面交聯(lián)制備了聚丙烯酸鈉包覆的 Fe3O4粒狀磁性復(fù)合凝膠PAANa@Fe3O4,對樣品進(jìn)行了XRD、SEM、FT-IR和TGA等表征和磁分離效果測試，結(jié)果表明 PAANa@Fe3O4的粒徑介于50~100?m,具有較好的磁響應(yīng)性。以PAANa

8、@Fe3O4為吸附劑研究了其對水溶液中Pb2+和Cd2+的吸附性能,結(jié)果表明PAANa@Fe3O4在pH=2~6范圍內(nèi)均具有較好的吸附性能,在pH=5.0和吸附劑投加量分別為1.0和1.6g/L的條件下Pb2+(200 mg/L)和Cd2+(100mg/L)的去除率分別達(dá)到99.87%和94.13%。PAANa@Fe3O4對Pb2+和Cd2+的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級模型，吸附等溫線符合Langmuir模型，屬于單分子層化學(xué)吸附，對Pb2+