離子印跡聚合物的制備及其廢水中選擇性去除Pb(II)和回收Li(I)的研究.pdf

1、重金屬污染問題一直是世界各國關(guān)注的熱點(diǎn)問題，對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和身體健康產(chǎn)生重大的影響。其中水體中Pb(II)污染和Li(I)資源浪費(fèi)的問題較為突出。本論文針對(duì)傳統(tǒng)處理金屬離子回收技術(shù)存在儀器要求高、操作困難、耗能高等缺陷與不足，通過離子印跡技術(shù)開發(fā)了幾種新型特異性的納米吸附劑材料，應(yīng)用于廢水中有害重金屬Pb(II)的去除，以及水體中Li(I)的資源化回收。其主要研究的內(nèi)容有：
　　1.通過以Pb(II)為模板離子，3-巰基丙基三

2、乙氧基硅烷為功能單體，正硅酸乙酯為交聯(lián)劑，采用表面離子印跡技術(shù)偶聯(lián)溶膠-凝膠法合成了磁性鉛離子印跡聚合物Fe3O4@SiO2-IIP。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、紅外光譜(IR)、透射電鏡(TEM)和能譜分析(EDS)對(duì)Fe3O4@SiO2-IIP材料進(jìn)行了表征。Fe3O4@SiO2-IIP展現(xiàn)出對(duì)Pb(II)具有高選擇性和高吸附容量。等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合Langmuir吸附模型，且Langmuir擬合得到的Fe3O4@SiO2-II

3、P和Fe3O4@SiO2-NIP最大吸附容量分別是32.58 mg/g和16.50 mg/g。動(dòng)力學(xué)研究表明吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)，其線性系數(shù)R2為0.9982。Fe3O4@SiO2-IIP對(duì)Pb(II)/Cu(II)，Pb(II)/Zn(II)，和Pb(II)/Co(II)的分散性系數(shù)分別為50.54，52.14，和37.39。吸附了鉛離子的Fe3O4@SiO2-IIP可以通過鹽酸清洗進(jìn)行回收，5次循環(huán)使用之后其吸附量沒有明顯地下降

4、，說明了Fe3O4@SiO2-IIP具有很高的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。
　　2.如何從廢棄鋰電池中的回收鋰成為當(dāng)前研究比較熱門的話題，目前鋰回收的技術(shù)主要是缺乏高選擇性的鋰離子吸附劑或離子交換樹脂。我們開發(fā)了一種以新型冠醚(2-(烯丙基氧)甲基12-冠醚-4)作為功能單體，磁性納米Fe3O4粒子作為載體基質(zhì)，采用表面印跡技術(shù)制備了磁性鋰離子印跡聚合物L(fēng)i-IIP。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、紅外光譜(IR)和X射線衍射(XRD)對(duì)L

5、i-IIP材料進(jìn)行了表征。吸附的最佳pH為6，材料展現(xiàn)出對(duì)鋰離子具有較快的吸附結(jié)合能力(吸附在10 min內(nèi)達(dá)到完全平衡)，且靜態(tài)吸附容量為0.586 mmol/g。Langmuir吸附模型證實(shí)了Li-IIP的吸附位點(diǎn)是均勻分散的。Li-IIP對(duì)Li(I)具有很高的選擇性，其中相對(duì)于Na(I)，K(I)，Cu(II)和Zn(II)選擇性分散系數(shù)分別為50.88，42.38，22.5和22.2。材料在5次循環(huán)使用之后，吸附容量仍保持在92

6、％。固定床柱實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)以鋰離子初始濃度(0.5 mmol/L)的10%為柱子穿透標(biāo)準(zhǔn)，第一次能處理柱體積為140BV，相同條件下，第二次處理柱體積為110BV。Li-IIP對(duì)實(shí)際廢水的處理取得一定的效果，表明了Li-IIP在高級(jí)廢水處理方向具有一定的應(yīng)用前景。因此我們開發(fā)了一種既能使鋰的排放達(dá)標(biāo)，又能通過回收鋰增加企業(yè)的額外經(jīng)濟(jì)效益的新方法。
　　3.我們通過RAFT-沉淀聚合的技術(shù)制備了一種鋰離子印跡聚合(RAFT-IIP)，