Cu(Ⅱ)印迹纳米纤维膜的制备及选择性吸附行为研究

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随着印刷线路板(Printed Circuit Board,简称PCB)行业的快速发展,Cu2+离子污染问题日益加剧。因此,研究含铜离子废水的高效快速治理技术,并实现Cu2+离子的回收和循环利用具有重大意义。金属离子印迹聚合物是一种具有选择性和高吸附容量的吸附材料,是目前重金属污染治理领域的研究热点。课题通过高压静电纺丝技术制备了混纺纳米纤维膜,通过对纤维膜的交联和模板离子的洗脱得到Cu(Ⅱ)印迹纳米纤维膜,并考察了纤维膜的性能,获得了如下结果:(1)混纺溶液pH=4.5,Cu2+:组氨酸(摩尔浓度比)=1:2.2时,Cu2+在混纺溶液中主要与组氨酸形成络合物。(2)利用静电纺丝技术,在混纺溶液(PVA/Cu(Ⅱ)-组氨酸)质量浓度为13wt%,电压为26KV,流速为0.4mL/h,接收距离为7cm的条件下,可制备出直径为290±102nm的PVA/Cu(Ⅱ)-组氨酸纳米纤维膜。(3)纤维膜经戊二醛蒸汽交联24h,环氧氯丙烷交联交联3h,经盐酸洗脱Cu2+得到直径为480±91nm的Cu(Ⅱ)印迹纳米纤维膜。(4)溶液pH=6,初始浓度为100mg/L的Cu2+溶液中,Cu(Ⅱ)印迹纳米纤维膜对Cu2+的最大吸附量为41.6mg/g。(5)Cu(Ⅱ)印迹纳米纤维膜对Cu2+的动力学吸附过程符合准二级吸附动力学模型;在pH=4.5,初始浓度为100mg/L的Cu2+溶液中,40min时达到吸附平衡,平衡吸附量为32.68mg/g。(6)Cu(Ⅱ)印迹纳米纤维膜的吸附量随着Cu2+的初始浓度的升高而增大,并且对Cu2+的吸附过程符合Langmiur等温吸附模型,属于单层吸附。热力学实验分析得知:纤维膜对Cu2+的吸附过程是吸热反应,即吸附量随着温度的升高而增大。(7)在模拟二元金属离子溶液中,Cu(Ⅱ)印迹纳米纤维膜对Cu2+有较高的选择吸附特性,在Cu2+/Pb2+、 Cu2+/Ni2+、 Cu2+/Zn2+体系中的选择性吸附系数分别为51.6,54.4和66.3。(8)经五次循环吸附-解析后,Cu(Ⅱ)印迹纳米纤维膜对Cu2+的吸附容量为第一次吸附量的88.3%,具有较好的循环使用特性。
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