镉离子(Ⅱ)印迹聚合物的制备及性能研究

为有效应对环境中重金属镉的污染问题,文中采用沉淀聚合法,以Cd(Ⅱ)为印迹离子,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,通过对印迹聚合体系的条件进行系统优化,制备了系列镉离子印迹聚合物(Cd(Ⅱ)-IIPs)及相应的非印迹聚合物(NIPs),同时在竞争离子的存在下,考察了其对Cd(Ⅱ)的吸附效果及识别选择性。结果表明:以4-乙烯基吡啶(4-VP)为功能单体,模板与功能单体和交联剂的摩尔比为1∶4∶30时,制备的聚合物(Cd(Ⅱ)-IIP_9)对Cd(Ⅱ)的吸附效果最好。吸附过程主要以准二级动力学为主,更符合Freundlich多层吸附行为,吸附量为529.73 mg/g,印迹因子达1.87。说明与非印迹聚合物NIP_9相比,Cd(Ⅱ)-IIP_9对Cd(Ⅱ)具有较高的吸附量和良好的识别选择性,有望用于环境中Cd(Ⅱ)的分离去除。     

水中痕量镉的高灵敏检测方法研究

研究了在Cd(Ⅱ)离子印迹聚合物分离富集后,用火焰原子吸收分光光度法测定水中痕量镉的方法.首先采用悬浮聚合技术,以甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,合成了Cd(Ⅱ)离子印迹聚合物.采用静态和动态方法对其吸附水溶液中Cd(Ⅱ)的影响因素进行了系统研究.结果表明,Cd(Ⅱ)离子印迹聚合物对水溶液的Cd(Ⅱ)具有很好的选择识别性能,而且具有快速的吸附动力学性质,吸附在20 min内即达到平衡.常见的金属离子不干扰测定,相对标准偏差为4.88%,检出限(3σ)为0.76μg/L.将该方法用于实际水样的测定,结果令人满意.     

铅离子印迹聚合物微球的制备及其吸附性能研究

以Pb2+为模板,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为分散剂,采用乳液悬浮聚合法制备了铅离子印迹聚合物微球。通过静态平衡吸附实验和Scatchard分析法研究了聚合物微球的吸附性能和选择性。结果表明,铅离子印迹聚合微球能有效去除溶液中的铅离子,最大吸附容量为15.29 mg/g。在竞争离子Cd2+存在的溶液中,铅离子印迹聚合物微球呈现出对铅离子的高选择性。Pb2+/Cd2+的识别因子为19.01,结合位点的离解常数Kd=35.61 mg/L,最大表观结合量Qmax=25.19 mg/g。     

表面离子印迹聚合物金属离子吸附材料研究进展

离子印迹聚合物吸附材料对模板离子具有强识别能力,对其可实现高选择吸附,因而离子印迹技术常用于制备高选择性吸附材料。但传统方法制备的离子印迹吸附材料,因识别位点容易被包埋导致其吸附容量小、吸附-脱附速率低,而表面离子印迹技术则是采用模板离子和聚合单体直接在载体表面或附近区域构筑选择性识别位点,所有活性位点均暴露,从而有效地解决了上述问题。本文从技术原理与合成原料、制备工艺方法以及载体材料类型等方面对表面印迹聚合物吸附材料近期研究进展情况进行了概述。针对相关研究现状,从载体材料、功能单体、目标离子等角度分析和讨论了表面离子印迹聚合物吸附材料当前发展中的不足及其所面临的挑战,并对表面离子印迹技术发展趋势和前景进行了展望。     

功能印迹炭材料的制备及对铜(Ⅱ)离子吸附研究

以壳聚糖为母体,在其氨基上引入羧甲基制备出N-CMC(N-羧甲基壳聚糖),以Cu~(2+)[铜(Ⅱ)离子]为模板离子,印迹后炭化制得C-Cu-CMC(印迹羧甲基壳聚糖炭材料)。以傅里叶红外光谱仪、静态氮吸附仪表征炭材料,并考察其对模板离子的结合性与识别选择性。研究结果表明:300℃炭化温度下制得的印迹炭材料吸附效果较好,且当溶液温度为40℃、pH=4时,对Cu~(2+)的吸附效果较好。相较于Al~(3+)和La~(3+),炭材料C-Cu-CMC对Cu~(2+)的吸附更具选择性,这对于治理土壤和淡水重金属污染等环境问题有一定的参考价值。     

Cu(Ⅱ)印迹交联壳聚糖吸附剂的制备与选择性吸附的研究

采用Cu(Ⅱ)离子为印迹离子,以壳聚糖为原料,甲醛为预交联剂,环氧氯丙烷为交联剂,通过微波法制备出改性壳聚糖吸附剂。考察了合成过程中操作条件对吸附剂吸附性能的影响。结果表明,当壳聚糖质量分数为6%、17.4 m L甲醛、8.76 m L环氧氯丙烷、酸化t为10 h、θ为70℃时,所得Cu(Ⅱ)印迹交联壳聚糖吸附剂对Cu(Ⅱ)的吸附容量高达3.466 mmol/g;在混合金属离子溶液中,该吸附剂对Cu(Ⅱ)表现出较强的吸附选择性。     

凹凸棒石及其表面离子印迹聚合物对水溶液中Sr(Ⅱ)的吸附机制

以Sr(Ⅱ)为模板,壳聚糖为功能体,凹凸棒石为载体,γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷为偶联剂,利用表面分子印迹技术和溶胶-凝胶法制备了凹凸棒石表面离子印迹聚合物.采用扫描电子显微镜、Fourier变换红外光谱对凹凸棒石及其表面离子印迹聚合物进行了表征,运用等离子体发射光谱技术探讨了pH值、吸附剂用量、静置时间对两者吸附行为的影响,考察了它们的饱和吸附容量和吸附效率,对比研究了凹凸棒石及其表面离子印迹聚合物对水溶液中SrⅡ)的吸附机制.结果表明:在最优化条件下,凹凸棒石表面离子印迹聚合物对水溶液中sr(Ⅱ)有良好的吸附性能,饱和吸附容量为凹凸棒石的3.71倍,凹凸棒石表面离子印迹聚合物对Sr(Ⅱ)的识别性为凹凸棒石的3.0倍以上,为进一步建立专属性核废物处理模型提供了依据.     

分子印迹强化胺化改性壳聚糖吸附Cd~(2+)性能研究

利用分子印迹强化胺化技术制备Cd~(2+)模板改性壳聚糖P(Cdb2+)-C-CTS(Cda2+),研究了吸附剂中Cd~(2+)模板含量对其吸附水中Cd~(2+)的性能及含水率的影响。吸附容量随着a值和b值的增加而升高,当a为0.45、b为0.40时,吸附容量达到最大值。以P(Cd0.402+)-C-CTS(Cd0.452+)为研究对象,考察了p H对Cd~(2+)吸附容量的影响,并对吸附选择性能进行研究。结果表明,分子印迹强化胺化技术可制备得到吸附效率更高、选择性更好的改性壳聚糖吸附剂。     

新型污泥吸附材料制备及其对镉、铬吸附行为研究

采用化学活化法,以污水处理厂的剩余污泥为原料,掺杂软锰矿作为造孔剂制备新型污泥吸附材料。研究新型污泥吸附材料对废水中Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)的吸附行为。结果表明:新型污泥吸附材料的比表面积比纯污泥吸附材料提高了52.3%。新型吸附材料对Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)的吸附容量和吸附能力大小:Cr(Ⅲ)Cd(Ⅱ)。两种金属离子的吸附性能符合二级吸附速率方程,吸附速率:Cd(Ⅱ)Cr(Ⅲ),平衡吸附量:Cd(Ⅱ)Cr(Ⅲ)。对于Cd(Ⅱ),颗粒内扩散过程是该吸附速率的控制步骤,而对于Cr(Ⅲ),颗粒内扩散过程不是吸附速率的控制步骤。     

碳纳米管/壳聚糖自组装离子印迹材料的制备及性能

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为基质、壳聚糖(CS)为功能单体、Ni(Ⅱ)离子为模板、戊二醛为交联剂,采用静电自组装法制备了镍离子印迹材料MIIPs。采用SEM、XRD、FTIR及TG对其结构和性能进行了表征,采用丁二酮肟可见分光光度法对印迹聚合物的吸附性能进行了考察。结果表明;壳聚糖成功地接枝到碳纳米管表面,并且印迹材料对Ni(Ⅱ)具有选择吸附性能,化学吸附过程符合准二级吸附动力学模型,平衡吸附量为32.20mg/g,竞争离子Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)存在时,Ni(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)/Cu(Ⅱ)的选择系数分别为11.27和9.22。     

镉离子表面印迹微球吸附性能研究

以三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)作为交联剂,镉离子作为印迹分子,1,12-十二烷二醇-O,O'-二苯基磷酸(DDDPA)为功能单体,采用油包水,水包油(W/O/W)多重乳液聚合制备得到镉离子印迹微球。扫描电镜显示大约85%~95%Cd(III)的分子印迹微球颗粒的直径分布在20~40μm,平均直径约35μm。印迹微球膨胀率为25%,这说明了TRIM和DDDPA的组合导致识别位点规则的排布在聚合物表面。为了评价表面印迹技术的有效性,考察了这种镉离子印迹聚合物对镉离子和铜离子吸附性能。此外,将金属离子印迹微球应用于柱操作,通过填充有镉离子表面印迹微球的色谱柱进行金属离子分离和回收。与具有相似的磷酸基团商业螯合树脂相比,镉(II)印迹聚合物对镉离子显示出高选择性。     

硅基吸附剂处理含镉废水的研究进展

硅基材料具有高比表面积、多介孔孔道及良好的热稳定性,将其作为吸附剂能够解决许多环境保护问题,因此近年来受到人们的广泛关注。本文主要综述了硅基材料对废水中镉离子吸附的研究进展,对比分析了有机物、无机物、聚合物等不同改性硅材料对溶液中镉离子的去除能力及吸附机理,并通过吸附等温线与动力学模型比较了各类吸附剂的吸附容量及吸附过程。分析表明,材料表面亲水性及官能团的增加有利于去除水体中的镉离子,指出制备高选择性、高吸附量的材料以及提高可回收性将是硅基材料改性修饰的研究热点。此外,提出了一些工业副产品及生物吸附剂对镉离子同样有良好的吸附能力,制备以工农业废弃物为原料的新型硅材料也将成为硅基吸附剂的一个主要研究方向。     

纳米腐植酸对镉离子的吸附热力学及动力学

研究了采用碱溶酸析法配加高剪切技术制备的纳米腐植酸对重金属镉离子的吸附性能,用原子力显微镜(AFM)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测试仪(BET)等对纳米腐植酸进行表征,绘制了静态平衡吸附等温线及吸附动力学曲线。实验结果表明:吸附剂纳米腐植酸对镉离子的吸附较符合Freundlich模型,在288~308 K温度下,吸附焓变?H=24.22 k J?mol?1,表明吸附是吸热过程,吸附动力学符合HO二级吸附速率方程,反应的表观活化能Ea=25.58 k J?mol?1,表明纳米腐植酸对重金属离子的吸附是化学反应控制,而非扩散所控。吸附剂纳米腐植酸解吸再生循环使用5次后,Cd2+的吸附容量仅减少18.9%,说明该吸附剂具有较好的解吸再生性能。     

氨基化HKUST-1制备及吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)性能

采用溶剂热法合成了HKUST-1,以三乙烯四胺(TETA)采用后修饰法对HKUST-1进行改性,制得氨基功能化HKUST-1吸附剂TETA-[Cu_3(BTC)_2],对其进行了表征,并考察了其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,TETA成功接枝到HKUST-1上,TETA-[Cu_3(BTC)_2]具有介孔材料特性,具有较大的比表面积(976.8 m~2/g)和高密度氨基官能团,对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)有较高的吸附量。吸附等温线拟合结果均符合Langmuir模型,拟合的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的最大吸附容量分别为310.6、256.4 mg/g;拟合结果均符合拟2级吸附动力学模型,说明过程以化学吸附为主。TETA-[Cu_3(BTC)_2]在去除水溶液中重金属离子方面有潜在的良好应用前景。     

负载锰氧化物活性炭对水中镉离子的吸附性能研究

以高温热解的木基活性炭为基体,制备负载锰氧化物活性炭(CB-Mn),研究其对水中镉离子(Cd)的吸附行为。采用扫描电镜(SEM对CB-Mn进行表征。探讨不同吸附条件对CB-Mn的吸附影响。研究结果表明,CB-Mn对Cd有良好的去除效果,当溶液的pH为4-6,投加量为2g/L,反应温度为25℃,Cd初始浓度为500 mg/L,CB-Mn对Cd的吸附容量高达52 mg/g。     

磺酸苯偶氮石墨烯材料对重金属离子的吸附性能

将4-氯苯胺-3-磺酸接枝到RGO表面,合成新型苯偶氮功能化还原氧化石墨烯材料(RGOSPA),吸附水体中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)。实验显示RGOSPA吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)溶液的最佳p H值为5. 0,吸附Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最佳p H值为5. 5,对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量分别为457. 4,60. 1,63. 7,186. 2,116. 1 mg/g。吸附动力学研究表明,RGOSPA在10 min达到平衡吸附量的80%,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线研究表明,与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程。RGOSPA通过离子交换与配位达到对重金属离子的吸附效果,可作为去除重金属离子的良好吸附剂。     

磺酸苯偶氮石墨烯材料对重金属离子的吸附性能

将4-氯苯胺-3-磺酸接枝到RGO表面,合成新型苯偶氮功能化还原氧化石墨烯材料(RGOSPA),吸附水体中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)。实验显示RGOSPA吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)溶液的最佳p H值为5. 0,吸附Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最佳p H值为5. 5,对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量分别为457. 4,60. 1,63. 7,186. 2,116. 1 mg/g。吸附动力学研究表明,RGOSPA在10 min达到平衡吸附量的80%,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线研究表明,与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程。RGOSPA通过离子交换与配位达到对重金属离子的吸附效果,可作为去除重金属离子的良好吸附剂。     

铅(Ⅱ)离子印迹复合膜对重金属离子的吸附热力学与吸附动力学

以聚丙烯微孔膜(MPPM)为支撑,通过物理包埋和紫外线诱导共价键合组合法固定二苯甲酮,再通过紫外线引发丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯接枝共聚制备了Pb(Ⅱ)离子印迹复合膜。采用平衡吸附和竞争渗透实验考察了印迹复合膜对Pb(Ⅱ)离子的吸附与选择能力。结果发现,印迹复合膜对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附及渗透选择性,其对Pb(Ⅱ)的饱和吸附量分别为Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的2.86倍和2.75倍,48 h的渗透量分别为Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的3.8倍和3.1倍;Langmuir等温吸附模型与平衡吸附数据相当吻合(R²≥0.991),吸附属于单分子层吸附;动力学研究结果表明,印迹复合膜对重金属离子的吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型(R²≥0.998,ΔQ<10%),吸附过程主要受化学作用控制;印迹复合膜对重金属离子的吸附自由能变(ΔG)、吸附焓变(ΔH)及吸附熵变(ΔS)均为负值,说明吸附是一个自发、放热的过程;|ΔH|>|TΔS|,表明吸附过程是一个焓驱动过程。     

巯基壳聚糖对重金属离子的配合吸附性能

制备了巯基壳聚糖(CTS-SH)和环氧氯丙烷交联的壳聚糖(CCTS),对比研究了CTS-SH、CCTS和母体壳聚糖(CTS)对Hg2、Pb2 、Cd2 、Pd2 几种重金属离子的吸附能力和选择性。结果表明CTS-SH较CCTS和CTS有较高的吸附容量和很好的吸附选择性,与预期的效果一致。     

环糊精修饰金纳米粒子检测镉离子的研究

本文采用绿色还原法制备金纳米粒子,并利用环糊精修饰金纳米粒子,构建出一套便捷且高效的Cd(Ⅱ)残留比色检测体系。实验结果表明,当整个体系中镉离子浓度增加时,溶液颜色发生变化,颜色由酒红色变成蓝紫色;在Cd(Ⅱ)浓度为0.1~100μmol·L~(-1)和200~2000μmol·L~(-1)范围内时,其浓度与体系吸光度比值(A525/A650)呈现明显的线性关系,相关系数分别为0.9763和0.9787,检出限为0.085μmol·L~(-1);环糊精功能化金纳米粒子检测镉离子的体系具有较高的检测选择性能。