包硅酵母和中空硅表面修飾材料吸附分離金屬污染物及機(jī)理研究.pdf

1、礦山開(kāi)采、垃圾填埋、工業(yè)廢水的排放等人為活動(dòng)產(chǎn)生的金屬污染物嚴(yán)重危害自然環(huán)境和人類(lèi)健康。吸附法具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于金屬污染物的處理。因此，開(kāi)發(fā)高效、環(huán)境友好的吸附材料迫在眉睫。本論文結(jié)合改進(jìn)的St(o)ber法、表面改性法和表面印跡技術(shù)制備了不同的吸附材料，并用于吸附分離溶液中幾種典型的金屬污染物，主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)以酵母菌為生物模板，正硅酸四乙酯為硅源，利用溶膠-凝膠法制備了表面

2、包硅生物吸附劑(SiY)。采用FT-IR、TEM、TGA等多種方法對(duì)其理化性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明:表面包硅酵母不僅保留了微生物菌體原有的活性官能團(tuán)，且吸附劑的機(jī)械性能得以增強(qiáng)?？疾炝巳芤簆H、吸附劑用量、共存離子等對(duì)SiY吸附性能的影響。SiY吸附pb2+和Ce3+最佳pH分別為5.0和5.5，吸附劑最佳用量為0.8g/L。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型較好地描述了SiY對(duì)pb2+和Ce3+的吸附動(dòng)力學(xué)行為，表明吸附過(guò)程以化學(xué)吸附為主。Langmui

3、r等溫模型能很好地描述吸附平衡性能，表明SiY對(duì)金屬離子的吸附主要為單分子吸附。
　　 (2)以犧牲模板法，經(jīng)高溫煅燒去除酵母模板制備了中空硅吸附材料(SSiY)，利用表面活性劑CTAB對(duì)SSiY進(jìn)行表面改性制備CTAB-SSiY吸附材料，并將其用于吸附分離Sr2+和Ce3+。理化性能分析表明:經(jīng)過(guò)CTAB改性后，SSiY表面變得粗糙、多孔;較之包硅生物材料SiY，表面改性的SSiY比表面積、孔體積和平均孔徑均有很大提高。考察了

4、溶液pH、初始濃度、接觸時(shí)間等對(duì)吸附性能的影響。CTAB-SSiY吸附Sr2+和Ce3+最佳pH分別為6.0和5.5。動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明:準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型能很好地描述CTAB-SSiY對(duì)Sr+和Ce3+的吸附，吸附過(guò)程受粒子內(nèi)擴(kuò)散和液膜擴(kuò)散作用的共同影響。Freundlich等溫模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有更好的擬合效果，表明著吸附過(guò)程是一個(gè)多層的吸附過(guò)程。熱力學(xué)研究表明CTAB-SSiY吸附Sr2+和Ce3+的過(guò)程是吸熱、自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。

5、>　　 (3)以SSiY為表面印跡載體，Sr2+為模板離子，殼聚糖為功能單體，KH-560為交聯(lián)劑，制備了酵母模板中空硅材料的Sr2+表面印跡聚合物（Sr-ⅡPs）。采用多種手段對(duì)其理化性能進(jìn)行表征，結(jié)果表明:羥基、氨基是印跡過(guò)程中重要的官能團(tuán)，模板洗脫對(duì)聚合物的結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有影響?；陟o態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)可知，Sr-ⅡPs和NIPs對(duì)Sr2+的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程能運(yùn)用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)很好的描述，粒子內(nèi)擴(kuò)散不是吸附過(guò)程中唯一速控步，Sr-ⅡPs對(duì)Sr2