Mo(Ⅵ)離子印跡吸附劑去除水中污染物的研究.pdf

1、隨著環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，人們對(duì)重金屬的污染關(guān)注也不再局限于那些高毒性的重金屬離子。鉬作為地下水和工業(yè)廢水中的主要重金屬之一，正日益受到環(huán)保領(lǐng)域的關(guān)注。而隨著分子印跡技術(shù)的發(fā)展，可以選擇性高效吸附、富集目標(biāo)物的新型吸附材料已成為相關(guān)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。所以本文以Mo(VI)為目標(biāo)污染物，利用近年來(lái)發(fā)展迅猛的離子印跡技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)新型高效的Mo(VI)離子印跡吸附劑。為制備快速、高效和選擇吸附性能良好的Mo(VI)離子印跡吸附劑，本文首次以異煙酸

2、為功能單體，以Mo(VI)為印跡模板分子，以氨基化二氧化硅為支撐體，正硅酸乙酯為交聯(lián)劑，采用溶膠–凝膠法制備Mo(VI)離子印跡吸附劑(Mo(VI)oxy ion-imprinted particle,Mo-IIP)。并在不加入模板分子的條件下，以相同方法和步驟制備了(Mo(VI)oxyionnon-imprinted particle,Mo-NIP)，作為對(duì)比。
　　本文優(yōu)化了合成Mo-IIP的原料配比，采用掃描電鏡(SEM)、

3、透射電鏡(TEM)、比表面積分析(BET)、熱重分析(TGA)、能譜分析(EDS)、紅外分析(FTIR)等現(xiàn)代分析手段對(duì)Mo-IIP和Mo-NIP進(jìn)行表征和分析，并通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)對(duì)吸附劑的吸附性能、選擇識(shí)別性能和再生性能進(jìn)行分析和測(cè)試，并提出了可能的離子印跡識(shí)別機(jī)理。
　　優(yōu)化后的原料最優(yōu)比摩爾比為氨基:異煙酸:鉬酸鈉=2:5:1，并且本文采用索氏提取+酸洗的洗脫方法成功的達(dá)到了洗脫模板分子的目的。SEM、TEM、EDS、BET

4、、TGA、FTIR的分析結(jié)果表明：Mo-IIP單體為規(guī)則球型的顆粒，平均粒徑為250~300 nm；Mo-IIP在二氧化硅表面包裹了一層厚約50 nm的絮狀物層；Mo-NIP的形貌結(jié)構(gòu)與Mo-IIP十分相似；印跡作用使Mo-IIP紅外譜圖上吡啶環(huán)的一個(gè)骨架振動(dòng)峰的位置發(fā)生了偏移；Mo-IIP具有更好的熱穩(wěn)定性和更多的表面基團(tuán)；通過(guò)BET實(shí)驗(yàn)可知，Mo-IIP和Mo-NIP都為孔徑均勻的中孔材料，孔隙為兩端開(kāi)口的圓筒孔；Mo-IIP的比表

5、面積為48.9440 m2·g-1，孔體積為0.1349cm3·g-1，平均孔徑為11.1023 nm。
　　Mo-IIP和Mo-NIP的吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，Mo-IIP和Mo-NIP對(duì)Mo(VI)離子的吸附過(guò)程均符合Lagergren二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，說(shuō)明在吸附過(guò)程中存在化學(xué)吸附；Mo-IIP和Mo-NIP的初始吸附速率(k2qe2)分別為116.87和14.93μmol·g-1·min-1；兩種吸附劑對(duì)Mo(VI)的吸附是一個(gè)非

6、均相過(guò)程，并且吸附劑表面能量分布不均勻，吸附親和力存在差異；根據(jù)Weber-Morris模型可知，顆粒內(nèi)擴(kuò)散是吸附過(guò)程的限制因素之一。
　　Mo-IIP和Mo-NIP的吸附等溫線實(shí)驗(yàn)表明，Mo-IIP和Mo-NIP對(duì)Mo(VI)的吸附行為符合Langmuir等溫吸附模型，為單分子層吸附；Mo-IIP吸附劑的飽和吸附容量為2048.6μmol·g-1，是Mo-NIP的飽和吸附容量的8倍(260.95μmol·g-1)；通過(guò)Scatc

7、hard方程的擬合可知，Mo-IIP對(duì)Mo(VI)的吸附根據(jù)結(jié)合能不同分為兩個(gè)階段，而Mo-NIP的對(duì)Mo(VI)的吸附僅為結(jié)合能較低的一個(gè)階段。通過(guò)對(duì)Mo-IIP吸附熱力學(xué)特性研究發(fā)現(xiàn)，不同溫度下Mo-IIP對(duì)Mo(VI)離子吸附過(guò)程的焓變?H均小于零，吸附過(guò)程為放熱過(guò)程；熵變?S均小于零，符合吸附過(guò)程的規(guī)律；不同溫度下吉布斯函數(shù)?G均為負(fù)值，說(shuō)明該吸附過(guò)程能自發(fā)進(jìn)行的。
　　單體系和雙體系的選擇性實(shí)驗(yàn)表明，Mo-IIP對(duì)Mo(

8、VI)具有極為突出的選擇識(shí)別性能；競(jìng)爭(zhēng)離子的競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)弱為Cr(VI)＞Cu(II)＞Cr(III)＞Zn(II)＞Ni(II)＞Mg(II)；Mo-IIP對(duì)Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Ni(II)、Mg(II)和Cr(III)吸附過(guò)程均符合Langmuir等溫吸附模型；通過(guò)Scatchard方程擬合說(shuō)明，Mo-IIP對(duì)Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Ni(II)、Mg(II)和Cr(III)沒(méi)有特異性識(shí)別。

9、r>　　通過(guò)等溫線干擾實(shí)驗(yàn)可知，高濃度競(jìng)爭(zhēng)離子對(duì)吸附等溫線有較強(qiáng)干擾，會(huì)降低Mo-IIP對(duì)Mo(VI)的飽和吸附容量，但是Mo-IIP對(duì)Mo(VI)吸附仍符合Langmuir等溫吸附模型，未受到競(jìng)爭(zhēng)離子Cu(II)的干擾。通過(guò)水中常見(jiàn)離子的干擾實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)Na+，K+，Cl-，SO42-，NO3-和H2PO4-的濃度在0~300μmol·L-1之間時(shí)，不會(huì)對(duì)Mo-IIP吸附Mo(VI)的過(guò)程造成影響；在模擬海水體系中Mo-IIP對(duì)Mo(