杜笙樹(shù)脂除重金屬樹(shù)脂CH-90的作用機(jī)理

離子交換樹(shù)脂都是用有機(jī)合成方法制成。常用的原料為苯乙烯或丙烯酸(酯)，通過(guò)聚合反應(yīng)生成具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架，再在骨架上導(dǎo)應(yīng)用

重金屬污染物在地表水、地下水等水環(huán)境中遷移并通過(guò)土壤、生物體不斷轉(zhuǎn)化和積累，對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害極大，其污染控制、分離回用引起了國(guó)內(nèi)外環(huán)保工作者的廣泛關(guān)注。本論文以采礦、冶煉、電鍍等工業(yè)中三種常見(jiàn)的二價(jià)重金屬污染物Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)為研究對(duì)象，采用自合成的新型亞氨基二乙酸螯合樹(shù)脂作為高選擇性功能吸附材料，研究單組分及雙組分重金屬離子的吸附分離規(guī)律和性能，并與商用CH-90螯合樹(shù)脂進(jìn)行比較，為典型重金屬離子的分離、提純、回收與利用探索新途徑，進(jìn)而指導(dǎo)樹(shù)脂產(chǎn)品的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)。

選擇大孔苯乙烯-二乙烯苯共聚體作為母體，以N-氯甲基鄰苯二甲酰亞胺、作為原料，通過(guò)“酰胺甲基化-羧甲基化”制備新型亞氨基二乙酸螯合樹(shù)脂螯合樹(shù)脂(IDA-J)。FTIR、EA、酸堿滴定表明，螯合樹(shù)脂含氮量4.96％，弱酸交換容量為5.5mmol/g；SEM、PSD分析表明螯合樹(shù)脂具有致密孔分布，并以中孔為主；XPS分析表明螯合樹(shù)脂含有三種化學(xué)環(huán)境的C，兩種化學(xué)環(huán)境的N以及三種化學(xué)環(huán)境的0，證實(shí)了上述功能化反應(yīng)。

單組分吸附質(zhì)Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的靜態(tài)平衡吸附結(jié)果表明，pH值約為5條件下，樹(shù)脂對(duì)重金屬吸附效果。IDA-J的吸附量分別達(dá)到Cu(Ⅱ)2.29 mmol/g，Pb(Ⅱ)1.30 mmol/g，Cd(Ⅱ)0.65mmol/g。靜態(tài)吸附數(shù)據(jù)可用Langmuir方程及R-P方程描述。熱力學(xué)結(jié)果表明，所研究重金屬離子在IDA-J上的吸附是由熵變推動(dòng)的自發(fā)吸熱過(guò)程。動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，IDA-J樹(shù)脂對(duì)三種金屬離子的初始吸附速率依次為Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)，可用Lagergren二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行描述。動(dòng)態(tài)穿透速率為Cu(Ⅱ)<pb(Ⅱ)<cd(Ⅱ)，采用thomas模型能夠較好的模擬穿透過(guò)程。ida-j吸附重金屬離子前后的ftir、xps分析顯示，樹(shù)脂中的n、o原子與cu(Ⅱ)、pb(Ⅱ)離子產(chǎn)生明顯配位作用，而與cd(Ⅱ)配位作用較弱，表明ida-j樹(shù)脂對(duì)cu(Ⅱ)、pb(Ⅱ)的吸附機(jī)理包括離子交換與配位作用，而對(duì)cd(Ⅱ)的吸附機(jī)理以離子交換為主，這主要與金屬離子自身性質(zhì)相關(guān)。與s930樹(shù)脂相比，ida-j對(duì)cu(Ⅱ)的吸附能力更強(qiáng)，對(duì)cd(Ⅱ)的吸附能力稍弱，從而有利于重金屬離子的分離提取。

雙組分吸附質(zhì)Cu(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)的靜態(tài)平衡吸附結(jié)果表明，IDA-J樹(shù)脂對(duì)金屬離子的結(jié)合能力順序?yàn)镃u(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)。動(dòng)力學(xué)吸附結(jié)果表明，該樹(shù)脂對(duì)上述三種雙組分體系中重金屬離子的動(dòng)力學(xué)吸附速率依次為Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)，均與單組分一致，相比而言吸附容量和初始吸附速率均下降。同時(shí)，動(dòng)態(tài)吸附結(jié)果表明，重金屬離子的穿透速率快于單組分中的穿透速度，這與雙組分體系飽和吸附量的下降有關(guān)，但是提高了Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)相對(duì)于Cd(Ⅱ)的吸附選擇性，表現(xiàn)出明顯的吸附競(jìng)爭(zhēng)行為。