微波輔助合成反相鎘離子印跡聚合物及其對(duì)廢水中鎘的吸附和固相萃取.pdf

1、鎘是一種具有致癌、致畸的有毒重金屬，可以對(duì)環(huán)境和人體造成嚴(yán)重的危害。離子印跡聚合物具有高選擇性、良好的穩(wěn)定性、良好的循環(huán)使用能力及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，作為一種新型的吸附材料可以被用來(lái)分離和去除水中的重金屬離子。制備印跡聚合物過(guò)程中采用微波輔助法可以縮短聚合時(shí)間，加快反應(yīng)的進(jìn)行。本文通過(guò)微波輔助兩種聚合方法、選擇不同的功能單體分別制備了兩種不同的鎘離子印跡聚合物并用于水中鎘離子的吸附和固相萃取。
　　以β-環(huán)糊精和丙烯酰胺作為功能單體

2、、環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑、過(guò)硫酸銨作為引發(fā)劑通過(guò)微波輔助反相乳液聚合法制備鎘離子印跡聚合物（IEIIP）。用SEM、FTIR和TG對(duì)IEIIP進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。研究了Cd(Ⅱ)的初始濃度、溶液pH值、反應(yīng)溫度、時(shí)間和競(jìng)爭(zhēng)離子對(duì)IEIIP吸附量的影響。在最佳吸附條件下，IEIIP的吸附量達(dá)到107mg/g。非印跡聚合物的吸附量比印跡聚合物的吸附量小52.4mg/g。選擇性研究表明，IEIIP對(duì)Cd2+/Pb2+、Cd2+/Cu2+和Cd2+/Z

3、n2+的選擇性系數(shù)分別為2.7624、3.8154和1.1500。而IENIP的選擇性系數(shù) k分別為0.4521、0.5024和0.3747，說(shuō)明IEIIP對(duì)溶液中的鎘離子有較好的選擇性。此外，用準(zhǔn)一級(jí)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型描述IEIIP對(duì)鎘的吸附動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)果表明準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能很好地描述IEIIP的吸附行為。Langmuir等溫線(xiàn)模型符合IEIIP對(duì)溶液中Cd(Ⅱ)的吸附行為，表明吸附過(guò)程是以單層吸附為主。Scatc

4、hard分析得到的離解常數(shù)KD和最大表觀結(jié)合能力Qmax分別為72.99mg/L和130mg/g，說(shuō)明IEIIP對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附位點(diǎn)是等價(jià)的。熱力學(xué)參數(shù)ΔG0<0、ΔH0>0和ΔS0>0表明吸附過(guò)程是自發(fā)的、吸熱的。
　　采用IEIIP作為固相萃取吸附劑，研究了洗脫液濃度、Cd(Ⅱ)初始濃度、pH值和競(jìng)爭(zhēng)離子對(duì)萃取效率的影響，并對(duì)IEIIP固相萃取柱的重復(fù)性和精密度進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明，洗脫液甲醇：乙酸為7:1時(shí)富集效果最好，Cd

5、(Ⅱ)的濃度為10μg/L，溶液pH值為7時(shí)萃取效率最高。IEIIP固相萃取柱在重復(fù)使用5次后萃取效率在70％以上。IEIIP固相萃取柱對(duì)離子混合溶液中Cd(Ⅱ)的萃取效率要高于其他競(jìng)爭(zhēng)離子，這是因?yàn)镮EIIP具有良好的選擇性。通過(guò)IEIIP固相萃取柱平行分析11次標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)檢驗(yàn)方法的精密度，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為2.699%，檢出限3σ為0.8094μg/L（n=11）。對(duì)實(shí)際廢水樣本中Cd(Ⅱ)的加標(biāo)回收率在93.58%到101%

6、之間。
　　以席夫堿作為功能單體、EGDMA作為交聯(lián)劑、AIBN作為引發(fā)劑通過(guò)微波輔助反相乳液-懸浮聚合制備了鎘離子印跡聚合物（IESIIP）。采用SEM、FTIR對(duì) IESIIP進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)和競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)研究IESIIP對(duì)溶液中Cd(Ⅱ)的吸附能力，研究了不同的影響因素包括Cd(Ⅱ)的初始濃度、溶液pH值、溫度、時(shí)間和競(jìng)爭(zhēng)離子對(duì)IESIIP吸附效果的影響。在最佳吸附條件下，IESIIP的吸附量為179.04mg

7、/g。Cd2+/Pb2+、 Cd2+/Cu2+和 Cd2+/Zn2+的相對(duì)選擇性系數(shù) k'分別為2.1061、4.7306和4.5602表明IESIIP對(duì)鎘的選擇性要遠(yuǎn)大于IESNIP的選擇性。IESIIP的吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Langmuir等溫線(xiàn)模型（R2>0.99）。Scatchard模型計(jì)算得到IESIIP上兩類(lèi)結(jié)合位點(diǎn)的離解常數(shù)KD分別為16.89mg/L和39.84mg/L，最大表觀吸附量Qmax分別為105.15

8、mg/g和171.84mg/g。熱力學(xué)參數(shù)表明吸附可以自發(fā)進(jìn)行，并且是吸熱過(guò)程。
　　IESIIP作為固相萃取柱填料時(shí)研究洗脫劑濃度、Cd(Ⅱ)初始濃度、pH值和競(jìng)爭(zhēng)離子對(duì)萃取效率的影響。并評(píng)價(jià)固相萃取柱的穩(wěn)定性和精密度。結(jié)果表明最佳的洗脫條件為0.5mol/L鹽酸，萃取效率隨著Cd(Ⅱ)濃度的增大而減小，最佳的pH條件為7。該固相萃取柱經(jīng)5次重復(fù)使用后萃取效率僅僅下降了9.9%，說(shuō)明該萃取柱具有良好的重復(fù)使用能力。將含有競(jìng)爭(zhēng)離子