选择性去除工业废水中Ag(Ⅰ)材料的制备及其吸附性能研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hyz3059611
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贵金属常应用于电子、纸浆、珠宝等许多行业中,而这些行业生产的废水中往往都含有大量的银离子。含银废水会对环境和人类健康造成严重的影响,同时银又有很高的经济价值,因此如何有效的处理废水并将其中的银回收是目前科学家和企业共同面对的问题。本文首先设计合成了一种新的高选择性的功能单体,并以此为基础成功的制备了三种新型具有选择性的吸附剂,然后研究了三种吸附剂对银离子的吸附性能。本文的主要内容如下:1.以高半胱氨酸硫代内酯盐酸盐和丙烯酰胺合成了新型具有高选择性的功能单体丙烯酰胺硫代内酯(Tla Am),再以银离子为模板离子,EGDMA为交联剂,通过沉淀聚合的方式成功的制备了银离子印迹聚合物。SEM表明所合成的Ag-IIP是一种表面粗糙的颗粒状的聚合物微球;且BET结果得出其比表面积为148.25 m2 g-1,明显高于Ag-NIP的比表面积(14.75 m2 g-1),说明其具有大量的印迹空腔。Ag-IIP对Ag(I)的吸附符合Langmuir模型,说明主要是单层吸附,其理论最大吸附容量为25.07 mg g-1。动力学模型拟合表明其符合拟二级动力学模型,且D-R模型拟合分析表明其为化学吸附。在多种竞争离子混合情况下,Ag-IIP对Ag(I)具有良好的选择性,其选择性系数均大于15;6次循环吸附后其吸附容量只下降了9.8%。实际废水实验表明其在复杂环境中仍然具有较好的吸附容量。通过XPS分析,证明了水溶液中的Ag(I)与Ag-IIP中的S发生了配位。2.Ag-IIP由于合成过程中加入了大量的交联剂,降低了材料中结合位点的密度,导致其吸附容量较小。因此,通过直接对TlaAm进行自由基聚合成功的合成了硫代内酯功能化的聚丙烯酰胺(PAM-TL)。SEM分析可知,PAM-TL的表面较为光滑,是一种球状颗粒。EDS能谱图和元素分析表明PAM-TL中S元素的含量百分比远远高于Ag-IIP,即PAM-TL具有更高密度的结合位点。PAM-TL对Ag(I)的等温吸附符合Sips模型,即在低浓度符合Langmuir模型,在高浓度符合Freundlich模型,吸附12 h后其理论最大吸附容量为145.2 mg g-1远高于Ag-IIP。动力学吸附符合拟二级吸附模型,说明是一种化学吸附;同时实验数据也符合Weber and Morris模型,表明吸附伴随着Ag(I)在材料的扩散过程。通过四组选择性吸附实验证实了PAM-TL对Ag(I)具有优异的吸附选择性,原因是功能单体与Ag(I)之间存在强作用力,而且PAM-TL中含有大量的结合位点。在前四次吸附脱附实验中,由于材料发生了溶胀导致PAM-TL的吸附容量逐渐增大。实际废水实验表明PAM-TL可以正常的适用于复杂水体中。3.功能单体Tla Am含有亲水性较差的硫代内酯,导致其自聚物PAM-TL在水溶液中容易团聚,严重的影响其吸附速率。因此,在合成过程中加入少量含有阴离子亲水基团的烯丙基磺酸钠,成功的制备了磺酸基掺杂的PAM-TL(PAM-TL@SF)。SEM分析表明PAM-TL@SF是尺寸均一、粒径为1um的球状聚合物;BET分析其平均孔径和孔容比PAM-TL略大。接触角分析证实了PAM-TL@SF具有更高的亲水性。等温吸附实验表明PAM-TL@SF对Ag(I)的吸附符合Langmuir模型,吸附12 h时的理论最大吸附容量为222.22 mg g-1;动力学实验表明PAM-TL@SF在前30 min吸附迅速,而且相同时间下PAM-TL@SF的吸附容量比PAM-TL更高。PAM-TL@SF对Ag(I)的分配系数为2731.07 mL g-1,对其他的金属离子的选择性系数都高于200,展现出优异的吸附选择性。pH实验和Zeta电位证明了PAM-TL@SF由于具有磺酸基表面带有比PAM-TL更多的负电荷,因此更适合在低pH的溶液中吸附。材料在7次循环实验后对Ag(I)的去除率依然达到98.72%;在复杂的实际工业废水中仍然具有优异的吸附性能,因此PAM-TL@SF在实际工业废水处理中具有光明的应用前景。
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