新型螯合樹(shù)脂的制備及其在重金屬去除與檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、受工業(yè)及城市生活污水的影響,近年來(lái)近海岸水體重金屬污染日趨嚴(yán)重。這些重金屬累積于海生藻類、魚類等海產(chǎn)品中,已嚴(yán)重威脅著人們的健康與生命安全。因此,對(duì)此類污染水體進(jìn)行重金屬的分析檢測(cè)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(jí),往往無(wú)法直接進(jìn)行分析檢測(cè),常需在檢測(cè)前進(jìn)行分離富集。螯合樹(shù)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(jiǎn)便、樹(shù)脂易再生以及耐酸堿等優(yōu)點(diǎn),在選擇性分離富集水溶液中的痕量金屬離

2、子等方面應(yīng)用十分廣泛。
　　 本文從八種配體中篩選合成了四種螯合樹(shù)脂,利用元素分析、FTIR進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征；研究了四種樹(shù)脂對(duì)多種重金屬離子的吸附性能,重點(diǎn)研究了四種樹(shù)脂對(duì)Hg(Ⅱ)的吸附性能,對(duì)其中兩種樹(shù)脂吸附Hg(Ⅱ)前后表面結(jié)構(gòu)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(shù)脂分別用于海水中重金屬的分析檢測(cè)和去除。
　　 主要研究?jī)?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(shù)脂。研究了不同反應(yīng)溶劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)摩爾比對(duì)合成樹(shù)脂轉(zhuǎn)化率的影響,確定了樹(shù)脂的最佳合成條件。通過(guò)紅外光譜對(duì)合成樹(shù)脂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。
　　 二、采用靜態(tài)吸附法和動(dòng)態(tài)吸附法詳細(xì)研究了新型樹(shù)脂對(duì)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(shù)脂均對(duì)Hg(Ⅱ)有較強(qiáng)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(shù)脂的沈脫率都可達(dá)到100％,最佳解吸劑分別為2 mol/L、1mol/L和2mol/L的HNO3。3種樹(shù)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(guò)首次吸附量的4％。在實(shí)驗(yàn)條件下,未找到能較好的解吸ATDR的解吸劑,3.0 mol/L的HCl對(duì)ATDR的解吸率為73.4％；等溫吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在實(shí)驗(yàn)研究的濃度范圍內(nèi),樹(shù)脂對(duì)Hg(Ⅱ)

5、的吸附行為符合Langmuir等溫模型；吸附動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明:樹(shù)脂對(duì)Hg(Ⅱ)的吸附都較為符合二階動(dòng)力學(xué)方程,表明化學(xué)吸附為吸附過(guò)程中的主要控速步驟；熱力學(xué)研究結(jié)果表明,ATDR對(duì)Hg(Ⅱ)的吸附主要為化學(xué)吸附,BITR、ABMR、AMIR三種樹(shù)脂對(duì)Hg(Ⅱ)的吸附是物理吸附與化學(xué)吸附共同作用的結(jié)果。動(dòng)態(tài)研究表明:BITR、ABMR、AMIR三種樹(shù)脂對(duì)Hg(Ⅱ)的動(dòng)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(shù)脂吸附汞的穿透曲線,用相應(yīng)最佳解吸劑均能實(shí)現(xiàn)完全動(dòng)態(tài)解吸；對(duì)BITR與AMIR兩種樹(shù)脂吸附Hg(Ⅱ)前后表面結(jié)構(gòu)的SEM分析結(jié)果表明,吸附后樹(shù)脂表面出現(xiàn)較多顆粒狀物質(zhì),進(jìn)一步的EDS分析表明該顆粒狀物質(zhì)為汞元素。對(duì)BITR與AMIR的熱重分析表明,兩種樹(shù)脂吸附汞后,熱穩(wěn)定性均下降,適于在100℃以下進(jìn)行吸附和洗脫的操作。
　　 三、研究了兩種樹(shù)脂在海水重金屬去除與檢測(cè)中的應(yīng)用。
　　 1、研究了

7、海水介質(zhì)中BITR和AMIR兩種樹(shù)脂對(duì)Hg(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)混合離子的去除、回收性能。結(jié)果表明:混合金屬離子體系中,BITR對(duì)Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的去除率及回收率較高；AMIR對(duì)Hg(Ⅱ)的去除率及回收率較高。去除動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)表明,樹(shù)脂對(duì)金屬的吸附速率較快。
　　 2、建立了一種以AMIR為預(yù)富集材料制備分離富集柱,與ICP-MS聯(lián)用檢測(cè)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(cè)