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离子印迹聚合物的制备与应用研究

王海力  
【摘要】:人体内含有多种必需的金属元素,对人体健康起重要作用,然而,浓度过高又会引发各种疾病,对人体造成伤害。现代工业的飞速发展导致金属离子污染急剧上升,严重危害人类生态环境及健康,因此,需要高效、环保的材料和方法去除工业废水中的金属离子。本文制备了经济、环保的金属离子印迹聚合物,可选择性的有效去除水体中的金属离子。主要对以下内容进行了研究:第一章简单介绍了重金属离子的污染来源、危害及去除方法。叙述了离子印迹聚合物的原理、主要制备方法及在分离科学中的应用。提出了本论文的设计思路及主要研究内容。第二章以Cu~(2+)为模板离子,4-乙烯基吡啶(4-VP)与丙烯酰胺(AM)为双功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,在甲醇溶液中制备了Cu~(2+)印迹聚合物(Cu(Ⅱ)-ⅡP)。优化了Cu(Ⅱ)-ⅡP的制备条件;采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对Cu(Ⅱ-ⅡP与非印迹聚合物(NIP)进行了表征;试验了pH、吸附时间、温度等条件对Cu(Ⅱ)-ⅡP吸附性能的影响;研究了吸附过程的热力学、动力学,探讨了吸附机理;建立了Cu(Ⅱ)-ⅡP富集—火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定痕量Cu~(2+)的新方法。第三章以硅胶为载体,Cu~(2+)为模板离子,4-VP为功能单体,γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅(KH-570)为偶联剂,利用表面印迹技术制备了Cu~(2+)表面印迹聚合物(Cu(Ⅱ)-ⅡP/SiO2)。优化了单体、EDMA、AIBN的用量及温度、聚合时间,确定了Cu(Ⅱ)-ⅡP/SiO2的最佳制备条件;采用FTIR、SEM、X-射线衍射光谱(XRD)对Cu(Ⅱ)-ⅡP/SiO2进行了表征;研究了吸附条件及选择性,探讨了吸附机理;建立了Cu(Ⅱ)-ⅡP/SiO2富集—分光光度法测定痕量Cu~(2+)的新方法,方法的线性范围为0.002-0.05 mg/L,检出限为1.3μg/L。第四章采用表面印迹技术,将偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-540)修饰于硅胶的表面,并接枝马来酸酐(MA),以Pb~(2+)为模板离子,AM为功能单体,制备了Pb~(2+)表面印迹聚合物(Pb(Ⅱ)-ⅡP/SiO2)。优化了聚合条件;采用FTIR, SEM、XRD对制备的Pb(Ⅱ)-ⅡP/SiO2进行了表征;试验了Pb(Ⅱ)-ⅡP/SiO2的吸附性、选择性及重复利用性,探讨了吸附机理;建立了Pb(Ⅱ)-ⅡP/SiO2富集—电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定痕量Pb~(2+)的新方法,检出限可达0.58 μg/L


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