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聚丙烯酸(PAA)是一种重要的高分子材料,其带有丰富的羧基、羟基官能团,在处理重金属废水领域有着广阔的应用前景。本文以溶胶-凝胶法制备的二氧化钛溶胶为致孔剂,以聚丙烯酸为基材,制备出具有多孔结构、吸附速度快、吸附容量大、重复使用性能优异的聚丙烯酸多孔材料。首先,以钛酸丁酯为原料,乙醇为溶剂,冰乙酸为抑制剂,通过控制钛酸丁酯水解、醇解制备二氧化钛溶胶。然后利用二氧化钛与丙烯酸的交联作用制备二氧化钛/聚丙烯酸杂化凝胶,考察制备工艺对杂化凝胶稳定性的影响。其次,通过盐酸洗脱杂化凝胶中的二氧化钛,制备聚丙烯酸多孔材料。考察各因素对聚丙烯酸多孔材料吸附Cu(Ⅱ)离子的影响,确定了较佳的制备工艺和吸附条件:二氧化钛溶胶的加入量为2.0 g,洗脱二氧化钛时间为120 min、洗脱温度为70 ℃,交联剂MBA的用量为0.02 wt%;吸附温度为30 ℃,吸附液初始pH=5,吸附时间为120 min,Cu(Ⅱ)离子初始浓度为300 mg/L,吸附剂投加量为0.8 g/L,聚丙烯酸多孔材料对Cu(Ⅱ)离子的最大吸附量为300 mg/g,去除率为82.5%。FT-IR分析表明聚丙烯酸多孔材料吸附Cu(Ⅱ)离子的过程中参与反应的官能团主要包括羧基、羟基、酰胺基等。扫描电镜(SEM)结果表明杂化凝胶中的二氧化钛分布均匀,二氧化钛的洗脱致孔使得材料孔隙发达,有利于聚丙烯酸多孔材料吸附Cu(Ⅱ)离子。最后探讨了聚丙烯酸杂化凝胶及聚丙烯酸多孔材料对Cu(Ⅱ)离子的吸附行为。杂化凝胶对Cu(Ⅱ)离子的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,而聚丙烯酸多孔材料符合Freundlich等温吸附模型;吸附动力学研究表明聚丙烯酸多孔材料和聚丙烯酸杂化凝胶对Cu(Ⅱ)离子的吸附过程都符合准二级动力学模型、颗粒内扩散模型,吸附过程主要为化学吸附,两者对Cu(Ⅱ)离子的吸附过程均为自发、放热、熵减的过程。吸附机理分析结果表明,聚丙烯酸多孔材料对Cu(Ⅱ)离子的吸附为离子交换、静电引力、表面络合等化学吸附和物理吸附共同作用的结果,其中化学吸附占主导作用,二氧化钛的洗脱致孔提高了其物理吸附作用。孔隙发达的聚丙烯酸多孔材料经六次再生使用后吸附量未见明显降低,重复使用性能优异,且二氧化钛洗脱后形成的孔隙提高了材料的重复使用性能。