论文部分内容阅读
水体重金属污染严重威胁着人类身体健康，针对废液开发吸附表面积大、可迅速分离及可再生的新型吸附剂具有重要意义。智能微凝胶由于吸附容量高、处理量大、环境友好及可再生循环利用等优点，在水体重金属处理领域得到广泛关注。本文首先合成了单分散的四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子，继而结合N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与壳聚糖(CS)，制备了同时具有磁敏、温敏及pH敏的PNIPAM/CS/Fe3O4微凝胶，并对其进行形态调控，最后用于水体重金属离子的脱除研究。 (1)根据需要用共沉淀法灵活制备亲、疏水性的Fe3O4磁性纳米粒子。首先以PEG6000为助剂，用油酸改性，制备疏水性磁性粒子，此方法简捷高效，有效减少了改性的冗长步骤;其次以乙醇-水(1∶1)为反应介质制备亲水性磁性粒子，该方法不需对其改性，简单快捷，经济实用。亲疏水性产物均粒径均一(约为12nm)，分散性良好，具有较高的磁饱和强度及良好的超顺磁性。 (2)基于coil-globule转变机理，用反相乳液聚合法，通过控制合成温度，制备了纺锤状、长方体及球状PNIPAM/CS/Fe3O4智能微凝胶。所得产物粒径均一，分散性良好，平均粒径约650n m; Fe3O4成分约占25％，具有良好超顺磁性;同时具有良好的温度及pH敏感性，LCST约32℃，纺锤状微凝胶的温敏性优于球状微凝胶，同种微凝胶在酸性条件下的LCST略大于中性条件。该微凝胶对重金属离子有一定的脱除性能，球状微凝胶的吸附能力好于棒状微凝胶。 (3)对球状PNIPAM/CS/Fe3O4微凝胶吸附性能进行优化，并对其竞争吸附、解吸及再生性能进行探究。结果表明壳聚糖浓度约为25 g·L-1，吸附温度为27℃，废液pH分别为5.3和6.0左右时，微凝胶对Cu2+及Pb2+可实现最佳吸附。竞争吸附下，对Cu2+吸附能力优于Pb2+，两种离子去除率均高于91％。外加磁场作用下，该微凝胶轻松实现重金属离子的富集与输送;同时，依靠自身敏感特性，微凝胶可解吸部分吸附的重金属离子。低浓度有机弱酸辅助下，微凝胶再生性能良好，是一种优良的重金属离子脱除剂。