论文部分内容阅读
随着含重金属离子废水污染(如Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)等)在世界范围内不断加剧,人类的健康受到了极大的威胁。如今,科研工作者致力于更为有效的重金属离子污水处理方法,以取代传统方法,从而较为彻底地解决问题。而在众多新方法中,分子印迹支撑液膜技术以其较高的稳定性和传质通量、低能量消耗及无二次污染等特点,成为目前的研究热点,在重金属废水处理领域具有广阔的前景。本文以PVDF膜为支撑体制备了Cu(Ⅱ)分子印迹膜,探讨了Cu(Ⅱ)在支撑液膜体系中的传输过程,主要研究内容如下:(1)研究了Cu(Ⅱ)在以2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯为载体、煤油为膜溶剂、聚偏氟乙烯膜为支撑体的支撑液膜体系中的传输过程,建立了Cu(Ⅱ)在支撑液膜中的渗透系数方程,获得单因素实验条件下Cu(Ⅱ)的最佳传输条件为:Cu(Ⅱ)起始浓度4×10×4mol/L,反应时间120min,载体浓度7%,料液相pH=4.98,在此条件下,Cu(Ⅱ)的迁移率可达85.5%。(2)在单因素实验的基础上,采用响应曲面法对影响Cu(ⅡⅡ)传输的主要因素进行了优化并建立了二次多项数学模型,分析了Cu(Ⅱ)起始浓度、迁移时间、载体浓度和料液相pH等因素对于实验结果的影响以及各因素之间的相互作用。结果表明,建立的二次多项式数学模型的R2为0.995,拟合度良好,具有高度显著性,由此得到Cu(Ⅱ)迁移的最佳条件,该条件下Cu(Ⅱ)的迁移率为84.85%,与理论值的相对误差为0.65%,分离富集效果明显。(3)采用表面接枝法在PVDF基体上制备了Cu(Ⅱ)分子印迹支撑膜,利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪和热重分析仪对其表面形貌及结构性能进行了表征与分析,并通过迁移实验研究了Cu(Ⅱ)分子印迹支撑液膜对Cu(Ⅱ)的选择性以及渗透性。结果表明,Cu(Ⅱ)分子印迹支撑膜表面微孔分布均匀,孔结构发生明显改变,表面孔径介于200-800nm之间;分子印迹层与PVDF膜之间以化学键相结合,交联剂中羧基与PVDF膜结合,提升了膜的结构稳定性;改性后膜的表面疏水性降低,接触角从119°降至97°,表面自由能由25.95mN/m升至40.49mN/m;印迹后膜的起始分解温度从478.95℃左右降至153.69℃,而最终的分解率也从99.206%降至90.336%,说明分子印迹膜在极端条件下保持形态和功能的能力较PVDF膜更强。迁移实验结果显示Cu(Ⅱ)在Cu(Ⅱ)分子印迹支撑液膜中的渗透系数大于PVDF膜,迁移率可达92%,而Mn(Ⅱ),Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的迀移率不到10%,表明Cu(Ⅱ)分子印迹支撑膜具有出色的选择性和渗透性。