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随着工业活动的迅速发展,采用绿色环保的方式进行金属污染的治理及资源回收利用受到广泛关注,结合温度响应机制和离子印迹技术的材料在重金属污染治理及稀有金属资源开发中具有很好的应用前景。本文分别以海南富产多糖(细菌纤维素(BC)、壳聚糖(CS))为原料,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为温敏性单体,Cu2+和UO22+为模板,采用梯度升温法成功制备了多糖基温敏性金属离子印迹材料,利用差热扫描仪(DSC)、红外光谱仪(FTIR)、拉曼光谱仪(Raman)、热重分析仪(TGA)、扫描电镜(SEM)对所得材料进行了表征,并测试了其对金属离子的吸附、脱附及选择吸附能力。1.采用梯度升温法,以BC为基质、NIPAM为单体、Cu2+为模板,制备温敏性Cu2+印迹BC衍生物(ITB),优化温度、时间、物料比、Cu2+添加量等反应条件,在最佳制备条件(nBC:nNIPAM=1:3、Cu2+浓度为0.02 mg/mL、40℃下反应1 h、50℃下反应1 h、60℃下反应1 h、70℃下反应3 h),得到具有可逆温敏性的ITB,在加热和冷却过程中,ITB的相变温度(PCT)为38.57℃和30.81℃。ITB 对 Cu2+的吸附量在 45℃(>PCT)达到 95.20 mg/g,通过在 20℃(<PCT)下用水简单洗涤,Cu2+的脱附率为98.81%,重复吸附-脱附处理5次后,Cu2+的吸附量和脱附率仍旧保持在91 mg/g和97%。TIB的吸附动力学和吸附等温线符合二级动力学方程和Langmuir方程,Cu2+的最大理论吸附量为140.85 mg/g。在含有多种金属离子(Mn2+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+)的混合溶液中,Cu2+的吸附量为81.91mg/g,而其他离子的吸附量仅为0.54-9.00 mg/g。ITB对Cu2+的脱附率为98.21%,其对他离子的脱附率为0.33-2.63%。结果表明,ITB对模板离子Cu2+具有优异的选择吸附性能和选择脱附性能。2.采用梯度升温法(40℃ 1 h、50℃ 1 h、60℃ 1 h、70℃ 3 h),以壳聚糖为基质、NIPAM为单体、Cu2+为模板离子,制备Cu2+印迹的CS衍生物(CCIm),优化温度、时间、物料比、Cu2+添加量等反应条件,在最佳制备条件(nCS:nNIPAM=1:3、Cu2+浓度为 0.01 mg/mL、40℃ 下反应 1 h、50℃ 下反应 1 h、60℃ 下反应 1 h、70℃下反应3 h),得到具有可逆温敏性的CCIm,在升温与降温过程中,CCIm的PCT分别为 35.31℃和 26.27℃。CCIm对 Cu2+的吸附量在45℃(>PCT)达到 88.94 mg/g,通过在20℃(<PCT)下用水洗涤,Cu2+的脱附率为98.90%,重复吸附-脱附处理5次后,Cu2+的吸附量和脱附率仍旧保持在85.43 mg/g和97.09%。Cu2+的最大理论吸附量为105.49 mg/g,吸附动力学和吸附等温线符合二级动力学方程和Langmuir 方程。在含有多种金属离子(Mn2+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+)的混合溶液中,Cu2+的吸附量为80.23 mg/g,而其他离子的吸附容量仅为0.63-4.26 mg/g。CCIm对Cu2+的脱附率约为97%,其对他离子的脱附率为0.62-1.33%。结果表明,CCIm对模板离子Cu2也具有优异的选择吸附性能和选择脱附性能。3.采用梯度升温法(40℃ 1 h、50℃ 1 h、60℃ 1 h、70℃ 3 h)、以 NIPAM为单体、UO22+为模板、在nBC:nNIPAM=1:3、UO22+浓度为0.02 mg/mL下成功制备出具有可逆温敏性的BC基U022+印迹材料(UTB),在升温与降温过程中,UTB的 PCT 为 36.24℃和 31.48℃。在 45℃(>PCT),UTB 对 U022+的吸附量为 123.26 mg/g,在20℃(<PCT)下用水洗涤,U022+的脱附率为97.38%。UTB对U022+的吸附量在重复吸附-脱附处理5个循环后仍保持在112.56 mg/g脱附率为94.28%。UTB对U022+的最大理论吸附量为172.41 mg/g,吸附动力学和吸附等温线符合二级动力学方程和Langmuir方程。在含有多种金属离子(UO22+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+)的混合溶液中,U022+的吸附量为111.39 mg/g,而其他离子的吸附容量为0-8.92 mg/g。UTB对U022+的脱附率为96.28%,其对他离子的脱附率为0-3.75%。以UTB吸附天然海水中的UO22+,在处理20 L天然海水之后,UTB对U022+回收量达到117.41 ug-U/g-Ads。结果表明,UTB对模板U022+具有优异的选择吸附性能和选择脱附性能。4.采用梯度升温法(40℃ 1 h、50℃ 1 h、60℃ 1 h、70℃ 3 h)、以 NIPAM为单体、UO22为模板离子、在nCs:nNIPAM=1:4、UO22+浓度为0.01 mg/mL下成功制备出具有可逆温敏性的CS基U022+印迹材料(CUIm),在升温与降温过程中,CUIm 的 PCT分别为 35.09℃和 26.70℃。在 65℃,CUIm对U022+的吸附量(>PCT)达到144.80 mg/g,在20℃(<PCT)下用水洗涤,脱附率为 94.75%。CUIm对UO22+重复吸附-脱附处理5个循环后仍保持135.39 mg/g的吸附量和90.14%的脱附率。CUIm对U022+的最大理论吸附量为225.28 mg/g,吸附动力学和吸附等温线符合二级动力学方程和Langmuir方程。在含有多种金属离子(UO22+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+)的混合溶液中,U022+的吸附量为105.69 mg/g,而其他离子的吸附容量为2.53-10.93 mg/g。CUIm对U022+的脱附率为93.04%,对其他离子的脱附率为0-12.25%。以CUIm吸附天然海水中的UO22+,在处理20 L天然海水之后,CUIm对U022+回收量达到98.63 ug-U/g-Ads。结果表明,CUIm对模板离子U022+具有良好的的选择吸附性能和选择脱附性能。