聚合物多孔微球由于具备高比表面积和可进行功能化修饰,被广泛应用于对水溶液中的金属离子进行去除。本文首先采用本体聚合法合成了含有羧基的水溶性聚合物,探究了不同羧基含量的聚合物盐溶液对金属离子(Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺)的去除效率,并系统地研究了影响金属离子去除效率的实验条件。在此基础上,评估了多种含有羧基的聚合物在碱水和二氯甲烷中的相容性,选用在碱水中不溶但在二氯甲烷中相溶的聚合物,利用实验室发明的泡沫相制备聚合物微球的方法制备了含有羧基的聚合物多孔微球;探究聚合物多孔微球孔结构和粒径对金属离子吸附的影响,并研究了聚合物微球在静态吸附下pH值、金属离子浓度、吸附剂用量、温度及吸附时间对金属离子吸附的影响;然后,研究了聚合物微球多级吸附对金属离子去除率的影响,并利用Freundlich和Langmuir吸附等温吸附方程对吸附过程进行模拟研究;最后,初步探究了聚合物微球脱附再利用的效率。主要结论如下:1、利用本体聚合法合成的含羧酸的水溶性聚合物对金属离子去除效率有限。聚合物中羧基含量越高,单位质量浓度的聚合物盐溶液对金属离子的吸收率越高;但随着聚合物盐溶液用量的进一步增加,聚合物金属盐沉淀的溶解度增加,导致对金属离子的去除效率反而降低。在此基础上,降低引发剂的用量,以提高聚合物分子量从而降低聚合物金属盐在水溶液中的溶解度,以提高聚合物对金属离子的吸收效率。但是,实验结果表明即使分子量大到一定程度,聚合物对金属离子的吸附效率增加并不明显。2、含羧基的聚合物对金属离子的吸收效率随着金属离子溶液浓度的增加而增加。羧基含量为28.6%的聚合物对金属离子去除效果最好,聚合物盐溶液对浓度0.03mol/L金属离子(Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺)的最大去除率分别为75.01%、72.01%、85.92%。金属离子溶液中的pH值是影响聚合物多孔微球对金属离子吸附能力的重要因素。随着溶液中pH值的增加,聚合物对金属离子的吸收效果越好;当pH值大到一定程度时,进一步增加溶液pH值时,聚合物对金属离子的吸收效果反而变差。由于吸附过程用盐酸和氢氧化钠进行调节pH值,盐酸会增加溶液中H⁺数量导致官能团的质子化;而用氢氧化钠会增加溶液中钠离子的含量,导致钠离子与金属离子竞争聚合物上官能团的活性位点。因此,不调节pH值时,聚合物钠盐对金属离子吸收量和盐化的聚合物多孔微球对金属离子的吸附效果最好。3、为进一步增加聚合物对金属离子的去除率,本文用实验室发明的泡沫相制备聚合物微球的方法制备了一种在碱水中不溶解、在二氯甲烷中相溶的含有羧基的聚合物多孔微球。实验发现:在转速300rpm、聚合物与二氯甲烷质量比1:6.5、致孔剂和聚合物用量比R_HT/Polymer=3:5的条件下,制备的平均粒径110μm的聚合物多孔微球对金属离子吸附效果最好。4、在此基础上,通过改变静态吸附下的吸附条件,从而找出聚合物多孔微球吸附金属离子的最佳条件。探究温度因素对聚合物多孔微球吸附影响时发现,并不是温度越高对金属离子吸附效果越好;适当的温度可以增加聚合物多孔微球对金属离子的吸附量。聚合物多孔微球对金属离子(Zn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)的吸附量随金属离子浓度的增加而增加。从效率角度出发,在不调节pH值时、浓度为0.03mol/L的Zn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺溶液分别在40℃、50℃、60℃下吸附30min基本达到吸附平衡。且在最佳吸附条件下,聚合物多孔微球通过多级吸附,可以实现对浓度约为0.03mol/L金属离子溶液中金属离子(Zn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)的去除率达99.8%以上。5、利用Freundlich和Langmuir吸附等温吸附方程对吸附过程进行模拟研究,通过实验数据可知:聚合物多孔微球对金属离子(Zn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)的吸附过程和Langmuir等温吸附方程拟合的更加接近,进一步证明了吸附过程属于单分子层的化学吸附。用盐酸对吸附后的聚合物多孔微球进行脱附,重复再利用次数达到5次时聚合物多孔微球对金属离子(Zn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)的吸附效率分别是第一次吸附量的72.3%,63.6%,60.3%。