新型螯合樹脂的制備及其在重金屬去除與檢測中的應用.pdf

1、受工業(yè)及城市生活污水的影響,近年來近海岸水體重金屬污染日趨嚴重。這些重金屬累積于海生藻類、魚類等海產(chǎn)品中,已嚴重威脅著人們的健康與生命安全。因此,對此類污染水體進行重金屬的分析檢測與去除具有重大意義。由于此類水體中重金屬含量多為痕量或超痕量級,往往無法直接進行分析檢測,常需在檢測前進行分離富集。螯合樹脂是一種性能優(yōu)良的分離富集材料,具有吸附容量大、富集選擇性較好、操作簡便、樹脂易再生以及耐酸堿等優(yōu)點,在選擇性分離富集水溶液中的痕量金屬離

2、子等方面應用十分廣泛。
　　 本文從八種配體中篩選合成了四種螯合樹脂,利用元素分析、FTIR進行了結構表征；研究了四種樹脂對多種重金屬離子的吸附性能,重點研究了四種樹脂對Hg(Ⅱ)的吸附性能,對其中兩種樹脂吸附Hg(Ⅱ)前后表面結構與熱穩(wěn)定性變化分別作了SEM、EDS與熱重分析；篩選了兩種樹脂分別用于海水中重金屬的分析檢測和去除。
　　 主要研究內(nèi)容如下:
　　 一、以氯甲基化聚苯乙烯為母體,引入N、N-S、N-

3、O和N-S-O型雜環(huán)配體,制備了四種新型螯合樹脂。研究了不同反應溶劑、反應溫度、反應摩爾比對合成樹脂轉化率的影響,確定了樹脂的最佳合成條件。通過紅外光譜對合成樹脂進行了結構表征。
　　 二、采用靜態(tài)吸附法和動態(tài)吸附法詳細研究了新型樹脂對汞離子的吸附性能。靜態(tài)研究表明,在T=298K,HAc-NaAc體系中,在各自最佳pH值下BITR、ATDR、ABMR、AMIR四種樹脂均對Hg(Ⅱ)有較強的吸附能力。靜態(tài)吸附容量分別為160.1

4、、581.2、312.5和301.3 mg/g；BITR、ABMR、AMIR三種樹脂的沈脫率都可達到100％,最佳解吸劑分別為2 mol/L、1mol/L和2mol/L的HNO3。3種樹脂經(jīng)5次吸附-解吸循環(huán)使用后仍保持良好的吸附能力,吸附量減少不超過首次吸附量的4％。在實驗條件下,未找到能較好的解吸ATDR的解吸劑,3.0 mol/L的HCl對ATDR的解吸率為73.4％；等溫吸附實驗結果表明,在實驗研究的濃度范圍內(nèi),樹脂對Hg(Ⅱ)

5、的吸附行為符合Langmuir等溫模型；吸附動力學研究結果表明:樹脂對Hg(Ⅱ)的吸附都較為符合二階動力學方程,表明化學吸附為吸附過程中的主要控速步驟；熱力學研究結果表明,ATDR對Hg(Ⅱ)的吸附主要為化學吸附,BITR、ABMR、AMIR三種樹脂對Hg(Ⅱ)的吸附是物理吸附與化學吸附共同作用的結果。動態(tài)研究表明:BITR、ABMR、AMIR三種樹脂對Hg(Ⅱ)的動態(tài)吸附容量分別為170.1、354.1和318.9 mg/g。采用Th

6、omas模型能較好的擬合樹脂吸附汞的穿透曲線,用相應最佳解吸劑均能實現(xiàn)完全動態(tài)解吸；對BITR與AMIR兩種樹脂吸附Hg(Ⅱ)前后表面結構的SEM分析結果表明,吸附后樹脂表面出現(xiàn)較多顆粒狀物質,進一步的EDS分析表明該顆粒狀物質為汞元素。對BITR與AMIR的熱重分析表明,兩種樹脂吸附汞后,熱穩(wěn)定性均下降,適于在100℃以下進行吸附和洗脫的操作。
　　 三、研究了兩種樹脂在海水重金屬去除與檢測中的應用。
　　 1、研究了

7、海水介質中BITR和AMIR兩種樹脂對Hg(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)混合離子的去除、回收性能。結果表明:混合金屬離子體系中,BITR對Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的去除率及回收率較高；AMIR對Hg(Ⅱ)的去除率及回收率較高。去除動力學試驗表明,樹脂對金屬的吸附速率較快。
　　 2、建立了一種以AMIR為預富集材料制備分離富集柱,與ICP-MS聯(lián)用檢測海水中超痕量汞的方法,并成功用于海水中超痕量汞的分析檢測