Cr(Ⅵ)离子印迹聚合物的合成与应用研究

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六价铬是国际公认的致癌物,主要是通过木材防腐、皮革鞣制、电镀和金属加工的排放而进入环境,污染水体和土壤环境,对人类健康和生态环境造成严重威胁。吸附法是治理铬废液污染最经济可行的方法之一。离子印迹技术作为一种新型的吸附方法,具有吸附容量高、选择性好和可重复利用等优点,引起了研究者的关注。因此本文主要运用溶液聚合法、乳液聚合法和表面印迹聚合法合成了Cr(Ⅵ)印迹聚合物。并采用FT-IR、SEM、BET、VSM、TG和EDX能谱法对印迹聚合物进行了表征,研究它们的吸附性能。1.采用溶液聚合法,分别以Cr2O72-、CrO42-和HCrO4-为模板,1-乙烯咪唑(1-VDA)为功能单体,合成了三种Cr(Ⅵ)离子印迹聚合物。重点研究了共聚单体、交联剂和溶剂的种类及用量等合成因素对Cr2O72-离子印迹聚合物吸附性能的影响。实验最终确定,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为共聚单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂、异丙醇/水溶液为溶剂,以5g·L-1的Cr2O72-、CrO42-和HCrO4-为模板,合成三种Cr(Ⅵ)离子印迹聚合物。吸附实验考察了三种离子印迹聚合物对模板离子的选择性,结果表明,Cr2O72-、CrO42-和HCrO4-印迹聚合物对应自身模板离子具有较高的选择性,且吸附量分别为107.92mg·g-1、78.63mg·g-1和75.78mg·g-1。2.以苯乙烯(St)为聚合母体,EGDMA为交联剂,Span80为乳化剂,聚乙烯醇(PVA)为分散剂,利用乳液聚合法制备了三种Cr(Ⅵ)离子印迹微球。实验考察了PVA用量、乳化剂用量、搅拌速度、和聚合温度对微球形态的影响,确定了最佳聚合条件。吸附实验考察了三种离子印迹聚合物对Cr2O72-、H2CrO4和CrO42-的选择性,结果表明,三种离子印迹微球对其自身模板离子的吸附量分别为78.94mg·g-1、50.53mg·g-1和29.36mg·g-1。3.引入油酸改性的Fe3O4磁性粒子,采用表面印迹聚合方法,制备了磁性Cr(Ⅵ)离子印迹聚合物。通过优化实验合成磁性Cr(Ⅵ)离子印迹聚合物时,油酸、交联剂和引发剂的最佳加入量,并在此条件下合成Cr(Ⅵ)离子印迹物。吸附实验结果表明:Cr2O72-、CrO42-和HCrO4-印迹聚合物对应自身模板离子的吸附量分别为118.06mg·g-1、91.62mg·g-1和89.69mg·g-1。4.通过比较发现,磁性Cr(Ⅵ)离子印迹聚合物的吸附性能最好。本章重点讨论了pH值、吸附剂的用量、吸附温度、粒径大小和吸附时间等因素对磁性Cr(Ⅵ)印迹聚合物吸附性能的影响;并考察了三种磁性Cr(Ⅵ)离子印迹聚合物的等温吸附模型;考察了阴离子和阳离子对Cr(Ⅵ)吸附的干扰;实验对比了磁性聚合物与商用吸附剂的吸附性能;最后考察了磁性离子印迹聚合物的重复利用性。
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