一步共沉積法制備ZSM-5-PANI-PSS電活性膜及其去除水中低濃度重金屬鉛離子.pdf

1、電活性材料既可導(dǎo)電子又可導(dǎo)離子，通過(guò)改變電活性材料的氧化還原狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)離子置入和置出。目前常用的電活性材料主要分為有機(jī)導(dǎo)電高分子聚合物（聚苯胺-PANI、聚吡咯-PPy、聚乙烯二氧噻吩-PEDOT等）、無(wú)機(jī)過(guò)渡金屬材料（鐵氰化物）以及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料。其中有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料因具有良好的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性、電活性、及離子交換能力等優(yōu)點(diǎn)而獲得了科研工作者們的廣泛關(guān)注。
　　ZSM-5作為一種硅鋁氧化物分子篩，ZSM-5分子篩表面的硅氧

2、鍵及鋁氧鍵與重金屬離子的配位作用以及分子篩孔道的吸附效應(yīng)，使該雜化膜對(duì)重金屬離子表現(xiàn)出較高的吸附性能。無(wú)機(jī)ZSM-5分子篩導(dǎo)電性能差，將其與有機(jī)導(dǎo)電高分子聚合物復(fù)合，既充分利用ZSM-5離子交換能力，又利用了有機(jī)導(dǎo)電高分子聚合物的導(dǎo)電能力和氧化還原性能。聚苯胺具有良好的導(dǎo)電性和成膜性，在摻雜小陰離子時(shí)（如Cl-）表現(xiàn)為陰離子交換性能，在摻雜大陰離子（如PSSn-）后可表現(xiàn)出陽(yáng)離子交換性能。如將ZSM-5分子篩、聚苯胺和聚苯乙烯磺酸鈉復(fù)合

3、，則有可能合成一種既具有電活性又具有離子選擇吸附性的新型有機(jī)–無(wú)機(jī)電活性復(fù)合材料并將其應(yīng)用于電控離子交換去除重金屬離子。本文通過(guò)雙脈沖法在鍍金的石英晶體電極基體上一步共沉積合成了ZSM-5/PANI/PSS復(fù)合膜。納米級(jí)ZSM-5顆粒由水熱法合成，超聲粉碎處理可以將團(tuán)聚在一起的ZSM-5分散開(kāi)，利于合成更加均一的復(fù)合物。ZSM-5具有良好的質(zhì)子傳導(dǎo)和離子交換能力，能夠?yàn)榫郾桨返难趸€原提供酸性微環(huán)境，使該膜在中性介質(zhì)中表現(xiàn)出良好的電活性

4、。通過(guò)雙脈沖法并結(jié)合電化學(xué)石英晶體微天平（EQCM）原位檢測(cè)復(fù)合膜的生長(zhǎng)過(guò)程，考察了pH值對(duì)復(fù)合膜生長(zhǎng)的影響，并比較了重金屬離子在膜電極上不同電位范圍下的庫(kù)倫效率，不同電位范圍庫(kù)倫效率的比較驗(yàn)證了電控離子交換技術(shù)在處理重金屬離子廢水方面的優(yōu)越性。采用傅立葉變換紅外光譜儀（FT-IR）、X射線能譜儀（EDS）、X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）等對(duì)復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了考察。用X射線光電子能譜儀（XPS）研究

5、了ZSM-5/PANI/PSS復(fù)合膜電極在還原狀態(tài)和氧化狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)及組成變化，解釋了鉛離子的在ZSM-5/PANI/PSS復(fù)合膜上的置入和置出的機(jī)理。
　　采用雙脈沖法在碳?xì)只w上合成了ZSM-5/PANI/PSS復(fù)合膜，通過(guò)原子吸收分光光度計(jì)（AAS）考察ZSM5/PANI/PSS膜對(duì)鉛、鋅、鎘、鈷、鎳等五種重金屬離子的吸附選擇性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該復(fù)合膜對(duì)鉛離子的選擇性明顯高于對(duì)其它重金屬離子。實(shí)驗(yàn)中考察了不同初始濃度對(duì)吸附效果