包硅酵母和中空硅表面修飾材料吸附分離金屬污染物及機理研究.pdf

1、礦山開采、垃圾填埋、工業(yè)廢水的排放等人為活動產(chǎn)生的金屬污染物嚴重危害自然環(huán)境和人類健康。吸附法具有操作簡單、成本低廉、處理效果好等優(yōu)點，被廣泛應用于金屬污染物的處理。因此，開發(fā)高效、環(huán)境友好的吸附材料迫在眉睫。本論文結合改進的St(o)ber法、表面改性法和表面印跡技術制備了不同的吸附材料，并用于吸附分離溶液中幾種典型的金屬污染物，主要研究結果如下:
　　 (1)以酵母菌為生物模板，正硅酸四乙酯為硅源，利用溶膠-凝膠法制備了表面

2、包硅生物吸附劑(SiY)。采用FT-IR、TEM、TGA等多種方法對其理化性能進行表征。結果表明:表面包硅酵母不僅保留了微生物菌體原有的活性官能團，且吸附劑的機械性能得以增強?？疾炝巳芤簆H、吸附劑用量、共存離子等對SiY吸附性能的影響。SiY吸附pb2+和Ce3+最佳pH分別為5.0和5.5，吸附劑最佳用量為0.8g/L。準二級動力學模型較好地描述了SiY對pb2+和Ce3+的吸附動力學行為，表明吸附過程以化學吸附為主。Langmui

3、r等溫模型能很好地描述吸附平衡性能，表明SiY對金屬離子的吸附主要為單分子吸附。
　　 (2)以犧牲模板法，經(jīng)高溫煅燒去除酵母模板制備了中空硅吸附材料(SSiY)，利用表面活性劑CTAB對SSiY進行表面改性制備CTAB-SSiY吸附材料，并將其用于吸附分離Sr2+和Ce3+。理化性能分析表明:經(jīng)過CTAB改性后，SSiY表面變得粗糙、多孔;較之包硅生物材料SiY，表面改性的SSiY比表面積、孔體積和平均孔徑均有很大提高?？疾炝?/p>

4、溶液pH、初始濃度、接觸時間等對吸附性能的影響。CTAB-SSiY吸附Sr2+和Ce3+最佳pH分別為6.0和5.5。動力學結果表明:準二級吸附動力學模型能很好地描述CTAB-SSiY對Sr+和Ce3+的吸附，吸附過程受粒子內(nèi)擴散和液膜擴散作用的共同影響。Freundlich等溫模型對實驗數(shù)據(jù)具有更好的擬合效果，表明著吸附過程是一個多層的吸附過程。熱力學研究表明CTAB-SSiY吸附Sr2+和Ce3+的過程是吸熱、自發(fā)進行的過程。

5、>　　 (3)以SSiY為表面印跡載體，Sr2+為模板離子，殼聚糖為功能單體，KH-560為交聯(lián)劑，制備了酵母模板中空硅材料的Sr2+表面印跡聚合物（Sr-ⅡPs）。采用多種手段對其理化性能進行表征，結果表明:羥基、氨基是印跡過程中重要的官能團，模板洗脫對聚合物的結構基本沒有影響?；陟o態(tài)吸附實驗可知，Sr-ⅡPs和NIPs對Sr2+的吸附動力學過程能運用準二級動力學很好的描述，粒子內(nèi)擴散不是吸附過程中唯一速控步，Sr-ⅡPs對Sr2