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卟啉因其特殊的化学结构和光电特性而被广泛地应用于生物、化学以及物理领域,本文利用TPPS和TMPyP的带电性,分别将其负载在QAPSF及PSF-PNaSS膜表面,并根据TPPS自组装及TMPyP易与重金属离子配位的特性着重研究了TPPS在膜表面的可逆聚集及PSF-PNaSS/TMPyP功能膜对Cd(Ⅱ)的检测和吸附效果。 TPPS的聚集及阳离子的竞争吸附会影响其在QAPSF膜表面的负载。TPPS在PSF及QAPSF膜表面的负载属于Langmuir单分子层吸附;虽然pH=4.0和pH=7.0时QAPSF膜对TPPS的吸附量均约为30 mg/g,但是前者的吸附速率明显低于后者。与溶液中相比,TPPS负载于膜表面后,其被质子化及产生聚集都需要在更低的酸性环境才能发生,并且负载量越小TPPS越不容易被质子化和产生聚集。当TPPS负载量为3.5 mg/g时,其表观pKa为1.44,且将膜在pH=1.0的条件下处理后仍无明显的聚集产生。 PSF-PNaSS/TMPyP功能膜对Cd(Ⅱ)的检测显示出优越的颜色及光谱响应。其对Cd(Ⅱ)的吸附更符合Freundlich多分子层等温吸附模型,且吸附过程属于化学作用控制的准二级动力学模型。功能膜对Cd(Ⅱ)检测和吸附的最佳pH为弱碱性;随着TMPyP负载量的增大,功能膜对Cd(Ⅱ)的吸附量增大,且检测过程的响应速度及对Cd(Ⅱ)的浓度响应范围也受TMPyP负载量的影响。TMPyP负载量为8.6和1.2 mg/g时,其达到检测平衡所需时间及Cd(Ⅱ)的浓度响应范围分别为10min,0~25 mg/L和3min,0~10 mg/L。另外,在功能膜可识别的浓度范围内,Cd(Ⅱ)的浓度越大,检测响应速度越快。 通过降低TMPyP在功能膜上的负载量,延长作用时间,可以实现功能膜对Cd(Ⅱ)的痕量检测。当功能膜的TMPyP负载量为0.1 mg/g,Cd(Ⅱ)的浓度为10-3mg/L时,功能膜在颜色及光谱上对Cd(Ⅱ)仍有响应,因此,PSF-PNaSS/TMPyP功能膜可实现对痕量Cd(Ⅱ)的检测。共存离子对功能膜检测Cd(Ⅱ)的干扰性结果显示:Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)干扰性较大,Pb(Ⅱ)微弱干扰,Ni(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)无干扰。吸附选择性研究结果表明:共存离子对接枝膜和功能膜的干扰规律相反。PSF-PNaSS/TMPyP功能膜用于Cd(Ⅱ)检测及吸附均具有良好的稳定性及循环再生能力,这种以卟啉为功能体的光学传感功能膜在重金属离子处理中具有重要的理论和应用价值。