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本课题以碱化聚偏氟乙烯(A-PVDF)、钛酸丁酯(TBOT)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPA)为主要试剂,制备了改性PVDF螯合膜(EDTMPA-TBOT/A-PVDF),开展了其吸附去除废水中Cd(II)的研究。应用密度泛函理论(DFT)计算了A-PVDF与EDTMPA-TBOT的化学势(μ)、电负性(χ)、亲电指数(ω)以及电荷转移数(ΔN),评价了A-PVDF与EDTMPA-TBOT之间的作用强度,分析了其内在作用机理;应用扫描电子显微镜(SEM)、能谱测试(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)等技术表征了改性PVDF螯合膜的形貌、化学组成和官能基团。课题实施中,研究了pH值、温度、Cd(II)初始浓度、膜堆厚度、进水流量、Pb(II)、Cu(II)、Ca(II)以及乙二胺四乙酸(EDTA)、氨三乙酸(NTA)和柠檬酸(Citrate)共存对改性PVDF螯合膜吸Cd(II)的影响,分析了其吸附动力学、等温吸附特性,解析了热力学函数,测试了穿透曲线,并对螯合膜的再生利用性能进行了评价。研究结果表明:多氨基多膦酸螯合官能基团与碱化聚偏氟乙烯能有效物理共混,碱化处理提高了PVDF与EDTMPA-TBOT之间的作用强度。共存金属阳离子和共存有机络合剂对改性PVDF螯合膜吸附Cd(II)存在影响,阳离子影响顺序为:Pb(II)>Cu(II)>Ca(II),有机酸影响顺序为:EDTA>NTA>Citrate。螯合膜对Cd(II)的等温吸附过程符合Langmiur等温吸附模型,准二级动力学模型较好地描述了其吸附动力学过程,热力学参数(35)G~0<0和(35)H~0<0,表明该吸附过程为自发的放热反应。吸附/脱附实验表明改性PVDF螯合膜具有良好的重复使用性能。此外,膜堆厚度薄时达到饱和时间短,随膜堆厚度增加,进水溶液的滞留时间变长,膜堆穿透时间变大;流量增加会导致金属离子在膜堆内停留时间不足,从而使其吸附处置效能下降;随进水溶液中Cd(II)浓度增加,传质驱动力增大,达到吸附平衡较快,穿透时间变小,穿透曲线变得更为陡峭。螯合膜断面厚度上金属离子浓度随时间的变化曲线呈S型;动态吸附模拟结果表明螯合膜上金属离子的浓度梯度随着时间的增加逐渐减小,最终达到吸附平衡。