Preparation of Chelating Resins Containing a Pair of Neighboring Carboxylic Acid Groups and the Adsorption Characteristics for Heavy Metal Ions

Abstract

For the functional enhancement of chelating resins containing carboxylic acids, copolymer beads were prepared by suspension polymerization of styrene (St), methyl methacrylate (MMA), and divinylbenzene (DVB) in the presence of toluene as diluent. The phenyl rings of the beads were directly chloromethylated, and the carboxylic ester groups of the beads were converted into hydroxymethyl groups by reduction followed by chlorination to give chloromethyl groups, respectively. The chelating resins containing a pair of neighboring carboxylic acid groups (NCAGs) were obtained by the alkylation of chloromethyl groups in copolymer beads with diethyl malonate in the presence of sodium hydride followed by hydrolysis using aqueous alkali solution. Accordingly, the structural effects of the resins on the adsorption of heavy metal ions were investigated. Poly(St‐co‐DVB)‐based chelating resin containing NCAGs showed adsorption abilities toward heavy metal ions like Pb²⁺, Cd²⁺, and Cu²⁺, whereas poly(MMA‐co‐DVB)‐based chelating resin containing NCAGs showed adsorption abilities toward heavy metal ions like Cu²⁺, Cd²⁺, and Co²⁺. On the other hand, poly(St‐co‐MMA‐co‐DVB)‐based chelating resin containing NCAGs showed adsorption abilities toward heavy metal ions like Pb²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Co²⁺, and Cu²⁺: a synergistic effect on the adsorption of heavy metal ions like Pb²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, and Co²⁺ was observed. The adsorption ability of poly(St‐co‐MMA‐co‐DVB)‐based chelating resin among three kinds of chelating resins was relatively good.     

纳米二氧化钛的制备及对金属离子吸附研究进展

综述了纳米二氧化钛的制备技术。介绍了各种制备技术的基本原理,将各种制备方法制备的纳米二氧化钛的性能进行了比较,并指出了各种制备技术的特点。对纳米二氧化钛对金属离子吸附的研究进展进行了分析。     

胺基接枝纤维的制备及其对铜离子吸附的应用研究

以漂白蔗渣浆纤维素为基体,二乙烯三胺为单体,硝酸铈铵为引发剂,制备胺基接枝纤维,得到高效重金属吸附剂。研究了单体用量、引发剂用量、温度、时间等反应因素对胺基接枝纤维制备的影响。采用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜分析表征胺基接枝纤维的结构。从温度、时间、pH值、接枝纤维加入量和铜离子溶液初始浓度方面对胺基接枝纤维吸附二价铜离子进行研究,探究较好的吸附条件。结果表明,当绝干蔗渣纤维∶单体二乙烯三胺=1∶1（质量比）,硝酸铈铵的用量为25%,温度为70℃,时间为2h时,可以获得较高的吸附量,其吸附量可以达到12.8 mg·g-1。通过红外光谱和扫描电镜分析手段对接枝纤维的结构进行表征。胺基接枝纤维对铜离子溶液吸附的较优条件为：时间20min,温度为30℃,pH值为4.5,初始浓度为400mg·L-1。对吸附过程进行动力学研究,拟合得到Lagrange二级动力学方程y=0.0116x＋0.021。     

废弃虾壳制备改性甲壳素凝胶球及其对金属离子的吸附性能

以虾壳酶解残渣为原料,经5%盐酸脱钙处理4 h后,用45%氢氧化钠和460 W微波辅助脱乙酰处理10 min,得到脱乙酰度为40.4%的改性甲壳素。将改性甲壳素加入海藻酸钠水溶液中混合均匀,挤压滴入氯化钙水溶液中固化12 h,制备得到直径为1.5~3.2 mm的凝胶小球,研究了该凝胶球对Pb²⁺、Cr³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附效果。结果表明：凝胶球对Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附效果最好,300 mg/L重金属离子溶液吸附处理8 h是较适宜的吸附条件,此条件下,Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附率分别达到94.2%、75.6%和57.3%。在Cu²⁺-Co²⁺-Zn²⁺共存溶液体系中,凝胶球对3种离子的吸附率均有所提高,Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附率分别为95.1%、82.5%和67.5%。     

柚皮粉对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

用柚皮粉进行了吸附去除水中Pb(Ⅱ)的模拟实验研究.考察了pH、吸附时间、柚皮粉质量浓度和Pb(Ⅱ)初始质量浓度等因素对吸附效果的影响,探究了其吸附动力学及吸附规律.结果表明,pH、吸附时间、柚皮粉质量浓度和Pb(Ⅱ)初始质量浓度、温度等因素对柚皮粉吸附水中Pb(Ⅱ)有显著影响.适宜的吸附条件为:pH 5.3 ～6.0...     

钛柱撑蒙脱石对镍离子和锰离子的吸附机理

以钠基蒙脱石(Na-MMT)、钛酸四丁酯作基质材料,通过溶胶-凝胶法制备了钛柱撑蒙脱石(Ti-MMT)。利用XRD、FTIR及SEM对Ti-MMT进行了结构表征,考察了不同吸附条件对Ti-MMT吸附Ni~(2+)和Mn~(2+)的影响,并重点分析水溶液pH对Ti-MMT Zeta电位及吸附的影响,探究了Ti-MMT吸附Ni~(2+)和Mn~(2+)的机理。结果表明:Ti-MMT具有较大的晶面间距(d001=2.94 nm);pH对吸附Ni~(2+)与Mn~(2+)有较大影响,去除率随初始水溶液pH增加而提高。在pH=7,Ni~(2+)和Mn~(2+)初始质量浓度为50 mg/L,Ti-MMT投加量分别为5和9 g/L时,Ni~(2+)在318 K下吸附120 min,吸附量可达9.46 mg/g,去除率可达94.59%,Mn~(2+)在328 K下吸附180 min,吸附量可达4.82mg/g,去除率可达86.73%。此外,Ti-MMT对两种离子的吸附都更符合Temkin等温吸附模型及拟二级动力学模型,吸附过程受液膜扩散、颗粒内扩散等环节控制,且以离子交换的化学吸附为主。热力学分析表明,Ti-MMT对Ni~(2+)的吸附属于自发吸热熵增过程,而Mn~(2+)属于吸热熵增的非自发过程。     

极性后交联吸附树脂的制备及其对水杨酸的吸附

将GMA与DVB悬浮聚合得到了初始共聚物PDG,再通过悬挂双键后交联反应制备出极性后交联树脂PDGpc,并研究了合成树脂对水杨酸的吸附性能。结果表明,后交联后,树脂的BET比表面积和孔容都显著增加,且对水杨酸拥有更高的吸附量。     

巯基泥炭对重金属离子吸附性能研究

以巯基泥炭为分离富集剂 ,对重金属离子的单组分或多组分溶液进行吸附研究 ,探讨了吸附剂的吸附性能、影响吸附因素和吸附机理。实验表明 :巯基泥炭是一种价廉、高效的重金属固体吸附剂 ,在pH =5 ,低温下较未处理泥炭吸附量提高 5倍左右 ;对重金属离子的吸附均表现出Langmuir特征。     

壳聚糖交联微球对水中镍离子的吸附性能

以戊二醛为交联剂,采用反相悬浮法合成了壳聚糖交联微球,研究了该微球对Ni2+的吸附性能及其重复使用性。结果表明,壳聚糖交联微球对Ni2+的吸附条件是25℃时,p H 7.0,在50 m L质量浓度为300 mg/L Ni2+溶液中,投加0.05 g吸附剂,吸附2 h,吸附量为45.65 mg/g。该微球经0.1 mol/L盐酸解吸后可再生,重复使用7次,吸附量仍可达原来的81.9%。微球良好的再生性显著降低了处理成本,提高了处理效果,减少了二次污染。     

Preparation of a Macroporous Silica-Based Multidentate Soft-Ligand Material and its Application in the Adsorption of Palladium and the Others

To separate Pd(II), a macroporous silica-based soft-ligand 2,6-bis(5,6-di(iso-butyl)-1,2,4-triazine-3-yl)pyridine (BDIBTP) material, BDIBTP/SiO₂-P, was synthesized by vacuum treatment. It was a multidentate chelating composite prepared by impregnation and immobilization of BDIBTP and 1-octanol molecules into the pores of the macroporous SiO₂-P particles with a mean diameter of 50 µm. 1-Octanol was used to modify BDIBTP through intermolecular interaction force. The adsorption of some typical fission products Zr(IV), Pd(II), La(III), Y(III), Ru(III), Rh(III), and Mo(VI) contained in highly active liquid waste (HLW) onto the BDIBTP/ SiO₂-P materials was investigated. It was carried out by examining the effects of contact time and the concentration of HNO₃ in the range of 0.3 M?7.0 M. BDIBTP/SiO₂-P showed excellent adsorption ability and high selectivity for Pd(II) over all of the tested metals. It was ascribed to the effective complexation of Pd(II) with BDIBTP/SiO₂-P. Consideration of the complexation of BDIBTP for minor actinides MAs(III), the possibility and feasibility of effective partitioning of Pd(II) and MAs(III) simultaneously from a simulated HLW were discussed. A new concept process entitled MPS for the MA(III) and Pd(II) Separation has been proposed.     

聚丙烯酸-丙烯酸钠钙基复合膨润土的制备及其对铅和氟离子的吸附

以钙基膨润土为主要原料,部分中和的丙烯酸为聚合单体,采用水溶液聚合法,制备了膨润土与未中和丙烯酸单体的质量比例为8:2的聚丙烯酸-丙烯酸钠钙基复合膨润土,并对其进行表征. 结果表明,单体插层在膨润土层间发生聚合反应,但未破坏钙基膨润土的片层结构. 复合膨润土产品对铅离子和氟离子具有良好的吸附和再生性能,吸附量优于钙基膨润土和文献报道的其他改性膨润土;0.5 g复合膨润土处理50 mL浓度为80 mg/L的Pb2+溶液和16.104 mg/L的F-溶液时,平衡吸附量和去除率分别为6.70 mg/g, 83.69%和1.01 mg/g, 62.95%. 复合膨润土对Pb2+和F-的平衡吸附分别符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程.     

煤基活性炭的制备及其对冶炼废水中镍离子的吸附

以新疆水西沟煤为原料,采用水蒸气化学活化法制备活性炭,考察了不同炭化温度、炭化时间、活化温度、活化时间下制得的活性炭对亚甲基蓝值和碘值的影响,确定了煤基活性炭制备最适宜的工艺条件(炭化温度为500℃、炭化时间为2 h、活化温度为900℃、活化时间为2 h),探讨了煤基活性炭对冶炼废水中镍离子的吸附性能。结果表明制备的煤基活性炭对冶炼废水中镍离子具有很好的吸附效果,当p H为8、活性炭投加量为7 g/L、温度为50℃、吸附时间为30 min时,废水中镍离子的去除率可达到94.7%。     

ZSM-5沸石对水溶液中铅离子的吸附性能

研究了ZSM-5沸石对水溶液中铅离子（Pb^2＋）的吸附性能,考察了Pb^2＋初始浓度、吸附剂用量、pH值和吸附时间等因素对吸附的影响。结果表明：ESM-5沸石对水溶液中铅离子有较好的去除效果,当其用量为40g／L时,水溶液中铅离子的吸附去除率达到96．09％;吸附过程在180min时达到吸附平衡;溶液pH值和初始浓度对水溶液中铅离子的去除也有显著的影响,中性和碱性条件下的去除率大于酸性时的去除率;平衡吸附量与吸附平衡浓度之间的关系较好符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程所描述的规律。     

Simple Method for High-Density Impregnation of Aliquat 336 onto Porous Sheet and Binding Performance of Resulting Sheet for Palladium Ions

Aliquat 336 was impregnated onto the polymer chain grafted onto a 2.0-mm-thick porous sheet with a porosity of 75% and a pore size of 1.2 µm via the graft polymerization of glycidyl methacrylate and the subsequent reaction of the epoxy group with mercaptoundecanoic acid. In a 2:1 ethanol/4M NaOH (v/v) mixture, Aliquat 336 was impregnated at a density of 0.85 mmol/g, which was comparable to that of conventional Aliquat-336-impregnated polymeric beads. The dynamic binding capacity for palladium was 0.60 mmol/g when 100 mg-Pd/L palladium chloride solution was forced to permeate at a space velocity of 3700 h^?1.     

水泥基材料裂隙表面离子吸附过程

研究了溶液在水泥基材料裂隙流动过程中开裂表面对离子的吸附特性,建立了裂隙表面对溶液离子的非瞬态吸附模型;利用浸泡法和裂隙渗流装置对试件的静态和动态吸附行为进行研究,用理论模型对试验结果回归,得到了描述静态和动态离子吸附行为的特征参数.结果表明:在静态溶液中裂隙表面对离子的吸附能力远大于在动态溶液中的吸附能力;裂隙表面溶...     

聚苯乙烯多孔吸附微球的制备

通过悬浮聚合和超交联两步法合成了具有介孔结构的改性聚苯乙烯微球用作血液净化材料。首先采用悬浮聚合法制备了亲水改性的苯乙烯马来酸酐共聚微球（MPPS）,然后将MPPS微球以二氯甲烷为溶剂、无水氯化铝为催化剂进行后交联处理,制备了含有介孔结构的、具有较高比表面积的聚苯乙烯(HCLPS)多孔微球。采用比表面积测试、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱等仪器分析表征了微球的结构和形貌,并测试了HCLPS微球的吸水性和戊巴比妥钠吸附性能。结果表明,超交联反应可以显著提高微球的比表面积,并且随着马来酸酐(MAH)含量增加,微球的吸水性和戊巴比妥钠吸附性能提高;当MAH含量为20 %（质量分数,下同）时HCLPS微球的戊巴比妥钠吸附率为91.90 %。     

大孔树脂对喹乐霉素的静态吸附

考察了9种不同极性的大孔树脂对喹乐霉素的静态吸附解吸效果,探讨了吸附过程中树脂静态吸附动力学和25℃时的等温吸附过程,并用Langmuir与Freundlich方程分别对吸附过程进行了拟合。结果表明,XAD-16和D101树脂对喹乐霉素的吸附解吸效果较好,比较两种树脂等温吸附的Langmuir和Freundlich参数,D101树脂对喹乐霉素的吸附解吸作用最好,吸附量最大,达到0.976 mg/g干树脂,吸附过程更易发生。因此,D101树脂更适用于从标桩菌WXNXJ-B发酵液中吸附并解吸喹乐霉素。     

氢氧化镁改性活性炭对铜离子的吸附

采用反应结晶技术制备了改性活性炭材料(Mg-GAC)，并采用 SEM、XRD表征手段对改性前后活性炭进行微观分析，进而研究了 GAC 和 Mg-GAC随吸附时间、溶液pH值和温度变化对废水中铜离子的吸附效果影响。结果表明，GAC经改性后，大大增加了其比表面积，增至738.01m2/g。在Mg-GAC 投加量为0.3g，铜离子浓度为40mg/L，温度为25℃，pH为7的条件下反应2 h，其吸附量达到11.66mg/g。另外，铜离子的吸附过程符合 Langmuir 等温模型。     

四钛酸钾晶须吸附废水中重金属离子的研究

以四钛酸钾晶须(PTW)作为去除工业废水中重金属离子铅、镉的吸附剂,考察了吸附剂的用量、吸附时间和酸度对吸附效果的影响.研究结果表明:吸附效率随着吸附剂用量的增加、吸附时间的延长以及pH值的升高而提高,但吸附容量却随着吸附剂用量的增加而降低.水中铅、镉离子在PTW上的吸附可用Freundlich方程进行描述.     

巯基胺型树脂的合成及其对贵金属离子吸附性能研究

采用乳液异相反应法,用环硫氯丙烷和氨水反应,合成了一系列含巯基的胺型螯合树脂,研究了它们对Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)、Pt(Ⅳ)和Ag(Ⅰ)等贵金属离子的吸附性能.结果表明,在与Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等过渡金属离子共存下,该类树脂对贵金属离子具有良好的选择吸附性能.