收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型功能化吸附材料制备及对镉、铟离子的识别性能

李敏  
【摘要】:随着工业化进程的进行,以镉为代表的重金属污染日益凸显和以铟为代表的稀散元素的相关应用日趋广泛,如何实现镉的有效去除和铟的有效回收已成为当今世界重要的研究课题之一。吸附法由于操作简便、高效和成本低廉等优点,已被广泛应用于金属废水的处理和金属离子的回收。然而,在待处理的金属离子废水中,往往成分比较复杂,对吸附过程具有强烈的干扰。因此,设计、研究和开发具有特殊识别性能的新型吸附材料并用于溶液中金属离子的去除、回收是该领域最前沿和最引人注目的研究热点之一。金属离子印迹聚合物对目标离子具有特殊的识别性能,已被广泛的应用于水溶液中某种特定金属离子的去除、回收。本文以选择性的去除并回收水溶液中的镉离子和铟离子为目的,制备了多种新型吸附材料,并深入的研究了所制备材料对目标离子的吸附性能和识别性能,系统的揭示了吸附过程的吸附机理和识别机理。具体研究内容可以总结为以下几个方面。(1)以烯丙基硫脲为功能单体,通过表面印迹法制备了硅胶表面Cd(II)离子印迹聚合物(ATU/Cd(II)-IIP),采用红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜和N_2吸附/脱附对所有必需样品进行了结构表征,系统的揭示了吸附过程的机理和吸附材料对目标离子的识别机理;通过静态吸附实验和动态吸附实验深入的研究了ATU/Cd(II)-IIP对Cd~(2+)的吸附性能和选择识别性能。研究结果表明,ATU/Cd(II)-IIP对Cd~(2+)的吸附容量随着溶液p H值增加而增加。当p H值为7.0时,ATU/Cd(II)-IIP对体系中Cd~(2+)的去除率达到最大为87.20%。吸附过程属于一个快速的化学吸附过程,在16.0 min以内体系基本达到吸附平衡,整个吸附过程遵循准二级动力学模型。ATU/Cd(II)-IIP对Cd~(2+)的最大吸附容量可达到38.30 mg·g~(-1),并且体系温度的升高并不利于吸附过程的进行。ATU/Cd(II)-IIP对Cd~(2+)具有优良的选择识别性能,在二元金属离子混合体系中,对Cd~(2+)/Cu~(2+),Cd~(2+)/Ni~(2+),Cd~(2+)/Co~(2+),Cd~(2+)/Pb~(2+)和Cd~(2+)/Zn~(2+)体系的相对选择性系数分别为2.86,6.42,11.50,9.46和3.73。通过动态吸附实验进一步证实了所制备的ATU/Cd(II)-IIP对溶液中Cd~(2+)具有优良选择识别性能和吸附性能。(2)以烯丙基硫醇为功能单体,制备了含巯基表面Cd(II)印迹聚合物(AMT/Cd(II)-IIP),采用红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜和N_2吸附/脱附对所有必需样品进行了结构表征,通过静态吸附实验和动态吸附实验深入的研究了AMT/Cd(II)-IIP对Cd~(2+)的吸附性能和选择识别性能。研究结果显示,AMT/Cd(II)-IIP对Cd~(2+)的吸附在p H值为7.0左右达到最大,其吸附容量为73.43mg·g~(-1),吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,该吸附剂对Cd~(2+)的吸附属于一个吸热并且自发的过程。溶液中的Cd~(2+)能与吸附活性位快速结合,体系在20.0 min以内即可达到基本平衡,整个吸附过程符合准二级动力学模型,吸附过程属于化学吸附过程,液膜扩散和颗粒内扩散共同决定着整个吸附速率的快慢。竞争性吸附实验表明AMT/Cd(II)-IIP对Cd~(2+)的具有优良的选择识别特性,能够从水溶液中选择性的对Cd~(2+)进行吸附。(3)通过表面印迹技术,以乙烯基膦酸为功能单体制备了In(III)离子表面印迹聚合物(VPA/In(III)-IIP),并采用红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜和N_2吸附/脱附对所有必需样品进行了结构表征,通过静态吸附实验和柱吸附实验研究了In(III)离子表面印迹聚合物和对应的非离子表面印迹聚合物(VPA/In(III)-NIP)对In~(3+)的吸附性能和识别性能。研究结果表明,吸附剂对In~(3+)的吸附容量随着溶液p H值的增加而呈现上升的趋势,在p H值为3.0时,VPA/In(III)-IIP和VPA/In(III)-NIP对In~(3+)的吸附容量分别达到43.87和26.53mg·g~(-1)。两种吸附剂对In~(3+)的吸附过程属于一个快速的化学吸附过程,在10.0 min以内吸附过程基本达到平衡,并且整个动力学吸附过程遵循准二级动力学模型。竞争性实验结果表明,VPA/In(III)-IIP对In~(3+)显示出特异的亲和能力,能实现溶液中In~(3+)的选择性分离。(4)采用表面印迹法,以乙烯基膦酸和烯丙基硫醇为复合功能单体,通过复合功能单体与In~(3+)的协同配位作用,制备得到表面接枝型In(III)离子表面印迹聚合物(VPA-AMT/In(III)-IIP)。实验中采用红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜和N_2吸附/脱附对所有必需样品进行了结构表征,通过静态吸附实验和动态吸附实验研究了表面接枝型In(III)离子表面印迹聚合物和对应的非离子印迹聚合物对In~(3+)的吸附性能和识别性能。研究结果表明,溶液的p H值对吸附过程具有重要影响,在p H值为3.0时,印迹聚合物和对应的非印迹聚合物对In~(3+)的吸附容量达到最大值分别为75.83和36.70 mg·g~(-1)。两种吸附剂对In~(3+)的吸附过程属于一个快速的化学吸附过程,在10.0 min左右即可达到吸附平衡,整个吸附过程符合准二级动力学模型。竞争性实验表明,VPA-AMT/In(III)-IIP对溶液中的In~(3+)显示出特殊的选择识别能力,能实现水溶液中In~(3+)的选择性分离和回收。(5)利用硅胶为基质材料,通过化学接枝的方式制备得到了多羧甲基功能修饰硅胶(SG-MCF),采用红外光谱、热重分析、元素分析仪和N_2吸附/脱附对所制备的修饰硅胶进行了结构表征,最后通过静态吸附实验和动态吸附实验考察了对其重金属离子的吸附性能。结果表明,在最佳的p H值条件下,多羧甲基功能修饰硅胶对对Zn~(2+),Ni~(2+),Cu~(2+)和Cd~(2+)的回收率分别达到75.54%,52.38%,77.05%和89.44%,并且吸附过程符合Langmuir吸附等温模型。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 朱建华;李欣;强亮生;;铜(Ⅱ)离子印迹聚合物的制备及性能[J];高等学校化学学报;2006年10期
2 刘峥;温玉清;黄美春;;铜离子印迹聚合物的制备及吸附性能[J];桂林工学院学报;2007年01期
3 王玲玲;闫永胜;邓月华;李春香;徐婉珍;;铅离子印迹聚合物的制备、表征及其在水溶液中的吸附行为研究[J];分析化学;2009年04期
4 赖晓绮;杨远奇;薛珺;;钇(Ⅲ)离子印迹聚合物的制备及性能研究[J];化学学报;2009年08期
5 薛庆华;;钯(Ⅱ)离子印迹聚合物的制备及其对钯(Ⅱ)离子的分离和富集性能[J];理化检验(化学分册);2009年07期
6 李路娟;刘慧君;张磊;纪学珍;伍瑜雯;;镉(Ⅱ)离子印迹聚合物的制备及其吸附性能研究[J];南华大学学报(自然科学版);2011年01期
7 解西京;董静;王鹏程;柳松;;锆离子印迹聚合物分离锆和铪的研究[J];高校化学工程学报;2011年04期
8 牟怀燕;高云玲;付坤;姚克俭;;离子印迹聚合物研究进展[J];化工进展;2011年11期
9 杨赟金;罗舜;曹秋娥;;铜离子印迹聚合物的制备、性能与应用研究[J];云南冶金;2014年01期
10 罗鹏,陈海明,徐伟箭;茶碱印迹聚合物的合成与性能研究[J];精细化工中间体;2003年03期
11 王楠;庄云龙;;对氯苯氧乙酸印迹聚合物的研制与性能研究[J];化学传感器;2004年01期
12 王虹,黄亮,孙彦;茶碱晶体印迹聚合物[J];高分子学报;2004年02期
13 李辉;李亚男;张朝辉;聂利华;欧阳玉祝;李志平;;二氢杨梅素印迹聚合物的表面行为[J];吉首大学学报(自然科学版);2006年06期
14 周政;孙向英;刘斌;;一丁基锡印迹聚合物的制备及识别性能[J];华侨大学学报(自然科学版);2007年01期
15 汪竹青;吴根华;汪婕;王冬香;王培三;;钴离子印迹聚合物的制备及性能研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年01期
16 姚伟;程义勇;高志贤;房彦军;;生物大分子印迹聚合物研究进展及其应用[J];分析测试学报;2007年06期
17 范洪涛;孙挺;董佳;仝桂锋;隋殿鹏;;离子印迹聚合物及其在分析化学中的应用[J];化学通报;2009年01期
18 沈玉永;吴根华;汪竹青;;硅胶法铜离子印迹聚合物的制备及性能研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年01期
19 汪竹青;沈玉永;吴根华;何池洋;;双重印迹法制备汞离子印迹聚合物及其性能研究[J];分析化学;2009年03期
20 苏现伐;石慧丽;朱桂芬;高燕哺;樊静;;铅离子印迹聚合物的制备及特异吸附性能研究[J];冶金分析;2009年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈美希;余自友;曹晓晴;孙挺;;锑(Ⅲ)离子印迹聚合物的制备及吸附性能研究[A];公共安全中的化学问题研究进展(第二卷)[C];2011年
2 石慧丽;樊静;;铅离子印迹聚合物的制备及特异吸附性能研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
3 王影;刘慧娟;宓怀风;;用蛋白质印迹聚合物纯化微量的细胞中的蛋白质[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
4 郭佳佳;苏庆德;;钕离子印迹聚合物的合成及其吸附选择性研究[A];第十二届全国稀土元素分析化学学术报告暨研讨会论文集(上)[C];2007年
5 丁兰岚;龙素群;邓义;刘秀华;钟志京;;铜离子印迹聚合物的合成与特性研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
6 沈妍铮;吕瑞鹤;王会枝;陈思;何娟;;邻苯二甲酸酯印迹聚合物的合成及固相萃取性能研究[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年
7 张忠;李金花;杨芳芳;陈令新;;可控苏丹红核壳印迹聚合物的制备[A];第七届全国仪器分析及样品预处理学术研讨会论文集[C];2013年
8 王新;汪莲艳;陈朗星;何锡文;;核壳结构磁性纳米印迹聚合物球的制备及生物大分子识别[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年
9 宋艾芳;郭敏杰;樊志;;金属离子对蛋白质印迹聚合物识别性能的影响[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
10 朱桂芬;樊静;;加替沙星印迹聚合物微球的合成及特异吸附性能[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李敏;新型功能化吸附材料制备及对镉、铟离子的识别性能[D];北京理工大学;2016年
2 尚萍萍;功能化嵌段纳米胶束和双模板印迹聚合物给药系统研究[D];天津医科大学;2016年
3 董佳;薄膜扩散梯度技术监测水环境酚类物质的方法学[D];东北大学;2014年
4 王晓艳;新型核壳印迹聚合物的制备及其在分析传感中的应用[D];山东师范大学;2017年
5 朱桂芬;咪唑类分子表面印迹聚合物的合成及固相萃取性能和环境分析应用研究[D];河南师范大学;2011年
6 蔡震峰;金属硫蛋白印迹聚合物研究[D];中南大学;2008年
7 高霞;咪唑类离子液体表面印迹聚合物的制备、性能及在环境样品前处理中的应用[D];河南师范大学;2014年
8 张忠;新型表面印迹聚合物的制备及其在样品前处理和传感中的应用[D];中国科学院烟台海岸带研究所;2015年
9 高俊飞;用蛋白质印迹聚合物研究蛋白质间的相互作用及天然BiP氮端序列[D];南开大学;2013年
10 翟云会;新型固相萃取材料的制备及其对痕量重金属的分离富集[D];兰州大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张小梅;磁性离子印迹聚合物的制备及其吸附性能研究[D];河北联合大学;2014年
2 徐鹏飞;葡萄糖分子印迹聚合物的合成及其特异性吸附研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 胡兆勇;介孔硅表面离子印迹聚合物的制备及其选择性分离重金属离子的研究[D];江苏科技大学;2015年
4 张芸;蛋白质分子印迹聚合物的制备[D];天津科技大学;2014年
5 吕纱平;多壁碳纳米管表面黄酮类化合物印迹聚合物的制备及吸附性能研究[D];湘潭大学;2015年
6 郭斌;离子印迹聚合物的制备及其废水中选择性去除Pb(Ⅱ)和回收Li(Ⅰ)的研究[D];南昌航空大学;2015年
7 苑青青;溶胶凝胶法制备锂离子印迹杯芳烃乙酸聚合物对浓海水Li~+的动态吸附性能研究[D];浙江工业大学;2015年
8 郑小三;偶氮杯芳烃Li~+印迹聚合物的制备及其性能研究[D];浙江工业大学;2015年
9 袁琳琳;磁性印迹聚合物的合成及其对食用油中塑化剂的分析[D];河南工业大学;2015年
10 索安;原子转移自由基聚合法合成印迹聚合物及其性能研究[D];河南工业大学;2015年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978