SBA-15表面離子印跡聚合物的制備及其對(duì)中低放射性金屬選擇性分離性能研究.pdf

1、中低放射性金屬污染物是伴隨核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展而出現(xiàn)的一類污染物。目前，工業(yè)污水中中低放射性金屬離子的存在對(duì)人體和生物體構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。吸附法是一種常用的工業(yè)廢水處理方法，然而傳統(tǒng)的中低放射性金屬離子吸附劑存在選擇性差、吸附容量低、平衡時(shí)間長(zhǎng)等缺陷。因此，開(kāi)發(fā)利用選擇性好、吸附容量高、操作簡(jiǎn)單、再生性能優(yōu)良的中低放射性金屬離子吸附劑刻不容緩。
　　離子印跡技術(shù)是一類針對(duì)性捕獲目標(biāo)模板離子的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。在制備離子印跡聚合物(ⅡP)的過(guò)程中，模

2、板、單體和交聯(lián)劑在引發(fā)劑的作用下形成高度交聯(lián)的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過(guò)特定的物理或化學(xué)的手段洗脫去除模板離子以后，特異性的識(shí)別位點(diǎn)由此獲得。然而，高度交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)難免會(huì)造成傳質(zhì)速率過(guò)慢以及模板離子洗脫困難等問(wèn)題。為了改善傳統(tǒng)ⅡP的吸附性能，表面離子印跡技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。表面印跡技術(shù)通過(guò)向印跡過(guò)程中引入性能優(yōu)異的基質(zhì)材料，從而在基質(zhì)材料表面獲得一層印跡聚合物薄層。在基質(zhì)材料的選擇上，介孔材料憑借其優(yōu)異性能(如比表面積大、孔徑均一且可調(diào)、表面

3、存在豐富的硅羥基等)而備受青睞。此外，功能化介孔材料的成功制備更為其介孔材料的應(yīng)用增光添彩。
　　本論文以SBA-15為基質(zhì)材料，分別選擇Co(Ⅱ)、Sr(Ⅱ)、Ce(Ⅲ)為模板離子，制備了三種新型的表面離子印跡聚合物，其詳細(xì)工作介紹如下：
　　(1)以三甘氨酸功能化SBA-15為基質(zhì)材料，制備了一種新型的鈷離子印跡聚合物(Co(Ⅱ)-ⅡP)。表征結(jié)果顯示，Co(Ⅱ)-ⅡP具有典型的介孔孔道結(jié)構(gòu)和良好的熱穩(wěn)定性。吸附實(shí)驗(yàn)表明

4、，Co(Ⅱ)-ⅡP在25℃的最大吸附容量高達(dá)181.67 mg/g且其等溫吸附過(guò)程和吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)分別符合Freundlich模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，吸附熱力學(xué)分析結(jié)果表明Co(Ⅱ)-ⅡP的吸附為自發(fā)過(guò)程(G0<0)。選擇性實(shí)驗(yàn)和再生實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Co(Ⅱ)-ⅡP對(duì)Co(Ⅱ)有很強(qiáng)的專一識(shí)別能力且重復(fù)利用率高。
　　(2)選用后接枝法制備的磁性SBA-15為基質(zhì)材料，N-異丙基丙烯酰胺為溫敏單體，基于表面印跡技術(shù)制備了一種新型的磁性

5、溫敏型介孔鍶離子印跡聚合物(Sr(Ⅱ)-TMⅡP)。表征結(jié)果表明，制備的磁性介孔印跡復(fù)合物保持了良好的介孔結(jié)構(gòu)并具有較好的熱穩(wěn)定性、磁響應(yīng)性(Ms=10.34 emu/g)和溫度敏感性。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Sr(Ⅱ)-TMⅡP在低臨界相轉(zhuǎn)變溫度(33.56℃)附近取得最大吸附量(89.29 mg/g)且其等溫吸附過(guò)程符合Freundlich模型；吸附劑的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型；動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Thomas模型的非線性擬合方法

6、更適用于描述吸附劑在固定柱中的動(dòng)態(tài)吸附行為。選擇性吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明合成的Sr(Ⅱ)-TMⅡP對(duì)Sr(Ⅱ)具有較高的選擇性吸附能力。
　　(3)通過(guò)濕浸漬法制備了磁性SBA-15(m-SBA-15)，以m-SBA-15為基質(zhì)材料，利用表面引發(fā)可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合制備了新型的磁性鈰離子表面印跡聚合物(Ce(Ⅲ)-ⅡP)。表征結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4磁性納米顆粒被成功地負(fù)載在SBA-15的孔道中且通過(guò)表面引發(fā)RAFT聚合制得