碳納米管表面離子印跡材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著人口及工業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境中的水、空氣、土地污染情況日益嚴(yán)重，其中重金屬污染問題已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。重金屬離子一旦進(jìn)入生物圈，一般情況下會(huì)持續(xù)存在很難被分解，因此，重金屬的去除方法很受學(xué)者們的關(guān)注。表面離子印跡技術(shù)是一種選擇性去除某種金屬離子的新技術(shù)，其利用在載體表面形成的特定結(jié)構(gòu)的空穴，特異選擇性地吸附某種金屬離子，是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。
　　本文探討了制備 MWNTs-CO/PEI和 Cu2+-IIP材料的最優(yōu)

2、條件，并研究了Cu2+-IIP和Pb2+-IIP的吸附特征及吸附機(jī)理。具體內(nèi)容如下：
　　1、本文以羧基碳納米管為載體，運(yùn)用“Grafting onto”方法在其表面鍵連大分子鏈聚乙烯亞胺（PEI），成功制備了功能單體MWNTs-CO/PEI。探討了反應(yīng)物配比、反應(yīng)溫度、時(shí)間對(duì)產(chǎn)物接枝率的影響，并通過TEM、FTIR、TG方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示：羧基碳納米管的酰氯化較優(yōu)反應(yīng)條件是：0.5gMWNTs-COOH與25mlSO

3、Cl2在60℃下回流反應(yīng)9h；MWNTs-COCl與PEI鍵連的最優(yōu)反應(yīng)條件是：MWNTs-COCl與PEI的質(zhì)量比為1:6，70℃下反應(yīng)7h時(shí)，產(chǎn)物的接枝率最高，可以達(dá)到40.40%；羧基碳納米管表面包覆了一層約為20nm的聚合物層，且其表面有新的官能團(tuán)生成。
　　2、以“接枝法”制備的MWNTs-CO/PEI為功能單體，Cu2+為模板，制備Cu2+-IIP材料，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，探討制備過程的最優(yōu)條件，并利用FTIR、

4、TEM對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：模板與單體質(zhì)量比為1:70，螯合溶液pH=6.0，交聯(lián)劑體積1.0ml，交聯(lián)溶液pH=8.0，交聯(lián)時(shí)間2h，交聯(lián)溫度80℃，螯合溫度70℃制備的印跡材料對(duì)模板離子的吸附性能較好，吸附量可以達(dá)到58.64mg/g。且FTIR和TEM圖像進(jìn)一步說明Cu2+鍵連在PEI的N原子上。
　　3、通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究了Cu2+-IIP的吸附性能影響因素、選擇識(shí)別性和重復(fù)使用性。結(jié)果表明：Cu2+的初始濃度為9

5、0mg/l時(shí)，Cu2+-IIP的吸附達(dá)到飽和，最大吸附容量是80.80mg/g，可以達(dá)到Cu2+-NIP的3.1倍，并且該種吸附是單分子層吸附，符合Langmuir等溫吸附模型；溶液pH=5.0，吸附劑質(zhì)量為0.02g，室溫下吸附效果最好；該種吸附屬于化學(xué)吸附，60min可以達(dá)到吸附平衡；選擇識(shí)別性能較好，且重復(fù)使用率高。
　　4、通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究了Pb2+-IIP的吸附性能影響因素、選擇識(shí)別性和重復(fù)使用性。結(jié)果表明：溶液pH