新型鎘離子印跡聚合物設(shè)計(jì)、合成及選擇性去除廢水中Cd的性能研究.pdf

1、隨著人民生活水平的不斷改善，生活環(huán)境也逐漸惡化，尤其是重金屬污染對(duì)人類賴以生存的土壤和水資源造成了嚴(yán)重的危害。為了降低重金屬污染和實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，迫切需要開(kāi)發(fā)對(duì)水體的重金屬深度去除同時(shí)兼顧重金屬資源回收的新方法，選擇性吸附材料的研發(fā)是開(kāi)發(fā)重金屬深度去除協(xié)同資源回收的有效途徑之一。離子印跡材料因其具有對(duì)重金屬離子形狀互補(bǔ)的空腔，提供優(yōu)異的選擇性識(shí)別位點(diǎn)，賦予其特異的選擇性能，是一種有望實(shí)現(xiàn)水體中重金屬選擇性去除的吸附材料。本文針對(duì)重金

2、屬鎘設(shè)計(jì)了幾種離子印跡聚合物，并研究了其對(duì)水體中重金屬鎘的去除性能。
　　1、以MAA為功能單體，雙硫腙-鎘螯合物為模板分子，采用沉淀聚合法聚合的鎘離子印跡聚合物Cd-IIP。Cd-IIP和Cd-NIP對(duì)Cd(II)的最大吸附容量分別為44.6 mg/g和19.6 mg/g，表現(xiàn)出了較高吸附能力。鎘離子印跡聚合物的等溫吸附曲線符合Langmuir吸附模型，且判斷其吸附類型為特殊位點(diǎn)的單層吸附，這符合離子印跡具有特定印跡空腔的特性。

3、通過(guò)D-R模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，Cd-IIP和Cd-NIP對(duì)Cd(II)的吸附過(guò)程為物理吸附。動(dòng)力學(xué)研究表明吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)，并且Cd-IIP和Cd-NIP對(duì)Cd(II)的特異性吸附速率隨著濃度的增加而加快。Weber’s顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型對(duì)動(dòng)態(tài)吸附數(shù)據(jù)擬合分析，Cd-IIP和Cd-NIP對(duì)Cd(II)的吸附過(guò)程存在顆粒內(nèi)的擴(kuò)散，說(shuō)明鎘離子印跡聚合物微球內(nèi)部也有印跡位點(diǎn)。
　　2、通過(guò)RAFT-沉淀聚合的聚合方法合成RA

4、FT-IIP/NIP微球，并在其表面接上了雙硫酯鍵作為活性位點(diǎn)。采用“grafting from”的嫁接方法，成功在RAFT-IIP/NIP微球上嫁接了單組分高分子刷PHEMA，并通過(guò)凝膠滲透色譜（GPC），掃描電鏡（SEM），能譜儀（EDX）等分析手段證實(shí)了高分子刷成功地接枝到印跡微球上，并且能成功去除復(fù)雜水體里的重金屬鎘離子。RAFT-IIP/NIP和PHEMA-IIP/NIP吸附平衡實(shí)驗(yàn)得出最大吸附容量分別為66.5 mg/g和2

5、3.0 mg/g，接枝高分子刷鎘離子印跡聚合物（PHEMA-IIP/NIP）的最高吸附量是分別為56.0 mg/g和21.0 mg/g。復(fù)雜水體吸附環(huán)境的實(shí)驗(yàn)中未接枝的RAFT-IIP/NIP吸附量降低，因?yàn)楣腆w顆粒干擾物及絮狀干擾物將離子印跡的吸附位點(diǎn)堵塞，而接枝高分子刷的PHEMA-IIP對(duì)復(fù)雜水體里的干擾物表現(xiàn)出優(yōu)異的抗干擾效果，能夠有效地將干擾物阻擋在鎘離子印跡聚合物空腔外。
　　3、為了改進(jìn)離子印跡在復(fù)雜水體的抗干擾效果

6、，我們?cè)赗AFT-IIP/NIP微球上接枝了含有不同比例的雙組分高分子（PHEMA-co-PS），通過(guò)高分子刷中組分苯乙烯中的苯環(huán)，提供位阻作用，從而增強(qiáng)其抗堵塞性能和抗干擾性能，并通過(guò)SEM，EDX，GPC和光電子能譜（XPS）等分析手段證實(shí)了其高分子刷成功地接枝到RAFT-IIP/NIP上，并且能成功去除復(fù)雜水體里的重金屬鎘離子。RAFT-IIP/NIP吸附平衡實(shí)驗(yàn)得出最大吸附容量分別為65.5 mg/g和24.5 mg/g，且各吸

7、附劑的吸附量比較：QRAFT-IIP/NIP>Q9:1-IIP/NIP>Q8:2-IIP/NIP>Q7:3-IIP/NIP，已接枝的Cd-IIP/NIP中吸附量最高是9:1-IIP/NIP分別為58.0 mg/g和21.0 mg/g。競(jìng)爭(zhēng)性吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明RAFT-IIP對(duì)Cd(II)，Zn(II)，Ni(II)，Cu(II)，Co(II)的相對(duì)選擇性系數(shù)α分別為3.8，5.1，6.5，和10.4，已接枝的Cd-IIP的相對(duì)選擇性系數(shù)α