隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展及經(jīng)濟增長,由重金屬離子造成的污染日益嚴(yán)重,開發(fā)新型、高效、低成本的重金屬離子吸附劑是當(dāng)今世界的迫切需要。論文的研究工作將聚苯胺對重金屬離子的強絡(luò)合特性與凹凸棒的高比表面、優(yōu)良的機械性能相結(jié)合,制備了一類新型復(fù)合離子印跡材料。首先以ATP為載體,用原位聚合法制備出PANI/ATP納米復(fù)合材料,探討了復(fù)合材料對重金屬離子的吸附性能。其次以Ni2+為模板離子,苯胺為功能單體,改性凹凸棒粘土為載體,經(jīng)環(huán)氧氯丙烷的交聯(lián)作用制備了不同質(zhì)子酸摻雜的Ni(Ⅱ)-PANI/ATP印跡聚合物,研究了其對Ni2+的吸附性能,主要研究結(jié)果如下所述:
1.采用原位聚合法合成了鹽酸摻雜的PANI/ATP納米復(fù)合材料。表征了材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和形貌特征。研究了材料對含痕量Hg2+的模擬廢水的吸附,考查了影響Hg(Ⅱ)吸附性能的主要因素,以及吸附過程符合的等溫吸附模型。結(jié)果表明,當(dāng)苯胺和
凹土的物料配比為m(An)∶m(ATP)=1∶1,吸附劑用量為0.2g,吸附時間120min時,對汞離子的吸附率達到89.73%,對Hg2+的吸附熱力學(xué)數(shù)據(jù)擬合結(jié)果符合Langmuir吸附等溫方程。
2.研究了Cu2+、Hg2+、Ni2+三種重金屬離子在PANI/ATP復(fù)合材料上的競爭吸附,考查了影響Cu2+、Hg2+、Ni2+競爭吸附的主要因素,以及吸附過程符合的等溫吸附模型。結(jié)果表明,Hg2+、Cu2+和Ni2+三種離子在PANI/ATP上的最大吸附容量分別為159.73,137.55和107.42mgg-1。三元體系重金屬離子在PANI/ATP復(fù)合材料上競爭吸附的順序為Hg2+>Cu2+>Ni2+。Hg2+在PANI/ATP復(fù)合材料上的吸附熱力學(xué)符合Langmuir等溫吸附模型,而Cu2+和Ni2+符合Freundlich等溫吸附模型。
3.采用硅烷偶聯(lián)劑(KH-570)有機改性的凹凸棒粘土為載體,苯胺為功能單體,環(huán)氧氯丙烷作交聯(lián)劑,制備了Ni(Ⅱ)-離子印跡聚苯胺(Ni(Ⅱ)-PANI/ATP)。采用FT-IR、SEM、BET對其結(jié)構(gòu)進行了表征。探討了影響材料吸附性能的主要因素,以及印跡聚合物對Ni2+的吸附容量和選擇識別性。結(jié)果表明:Ni(Ⅱ)-PANI/ATP對Ni2+具有較強的選擇吸附性,最大吸附容量可達123.61mgg-1,Ni2+/Cu2+,Ni2+/Hg2+和Ni2+/Cr2O72-體系相對選擇吸附系數(shù)分別為80.94,31.68和5.29。印跡聚合物對水體中Ni2+吸附實驗數(shù)據(jù)得熱力學(xué)擬合結(jié)果符合Freundlich等溫吸附方程,動力學(xué)擬合結(jié)果符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。
4.為了進一步提高印跡材料的選擇吸附性,采用KH-570改性凹凸棒粘土為載體,苯胺為功能單體,Ni2+為模板離子,環(huán)氧氯丙烷作交聯(lián)劑制備了檸檬酸摻雜的D-Ni(Ⅱ)-PANI/ATP離子印跡聚合物??疾炝擞≯E交聯(lián)反應(yīng)中物料配比、檸檬酸用量、模板離子濃度、環(huán)氧氯丙烷用量、印跡交聯(lián)反應(yīng)時間等因素對D-Ni(Ⅱ)-PANI/ATP吸附性能的影響。研究了印跡聚合物的選擇吸附性能。結(jié)果表明:檸檬酸摻雜的印跡聚合物對水體中Ni2+的吸附性能和選擇性均高于鹽酸摻雜的印跡聚合物,其對Ni2+/Cu2+,Ni2+/Hg2+和Ni2+/Cr2O72-體系相對選擇吸附系數(shù)分別為82.18,40.13和15.31。
doi:
10.7666/d.Y2336360
關(guān)鍵詞:
凹凸棒粘土 吸附性能 金屬離子 聚苯胺 選擇性吸附
作者:
唐靖
學(xué)位授予單位:
蘭州理工大學(xué)
授予學(xué)位:
碩士
學(xué)科專業(yè):
應(yīng)用化學(xué)
導(dǎo)師姓名:
徐惠
學(xué)位年度:
2013
語種:
中文
分類號:
TQ424
在線出版日期:
2013年10月30日
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