羧基化碳納米管表面離子印跡材料的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，各種金屬離子不斷被排放到自然環(huán)境中。人體中鐵離子的含量與健康狀況息息相關(guān)，過多或過少的攝入都將影響人體健康。銣作為一種稀有金屬，在高科技領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，但從水體中高效的提取銣仍是一個技術(shù)難點(diǎn)。離子印跡聚合物是一種具有特異識別性、高選擇性的聚合物，離子印跡材料在金屬離子的分離提取方面有著廣泛應(yīng)用。本文以碳納米管為載體，利用表面離子印跡技術(shù)制備了碳納米管表面亞鐵離子印跡材料（Fe2+-IIPs）和碳納米管表面銣離子印

2、跡材料（Rb+-IIPs），用于從水體中吸附亞鐵離子和銣離子。
　　以碳納米管為載體，殼聚糖和聚丙烯酸分別為聚陽離子電解質(zhì)和聚陰離子電解質(zhì)，F(xiàn)e2+為模板離子，戊二醛作為交聯(lián)劑，使用層層自組裝的方法制備了碳納米管表面亞鐵離子印跡材料。利用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、投射電子顯微鏡(TEM)和熱重分析(TGA)等分析測試手段對碳納米管表面亞鐵離子印跡材料進(jìn)行表征，結(jié)果表明印跡材料制備后載體碳納米管管徑增粗

3、，F(xiàn)e2+-IIPs的重量損失達(dá)到30.8％，表明碳納米管表面離子印跡聚合物被成功制備。在Fe2+-IIPs制備過程中，對聚電解質(zhì)的組裝層數(shù)、交聯(lián)劑用量及交聯(lián)時間等進(jìn)行了優(yōu)化。在pH為5時，對Fe2+的最大吸附量達(dá)到39.4mg·g-1，通過對其動力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管表面亞鐵離子印跡材料對亞鐵離子的吸附行為更加符合擬二級動力學(xué)模型，其吸附過程主要由化學(xué)吸附?jīng)Q定。Fe2+-IIPs對Fe(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)，F(xiàn)e(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)，F(xiàn)e

4、(Ⅱ)/Co(Ⅱ)，F(xiàn)e(Ⅱ)/Cu(Ⅱ)的選擇性系數(shù)分別為16.88，22.911，4.683和1.135。經(jīng)過10次的重復(fù)利用后，F(xiàn)e2+-IIPs依然能夠保持較好的吸附性能，表明該材料具有良好的重復(fù)利用性能。
　　利用碳納米管作為載體，以接枝法制備的碳納米管-聚丙烯酸/杯[6]芳烴(SWNTs-PAA/CA)為功能單體，Rb+為模板離子，制備了Rb+-IIPs。對杯[6]芳烴接枝溫度、交聯(lián)劑含量、交聯(lián)時間等制備條件進(jìn)行了優(yōu)化

5、。利用FT-IR、SEM和TGA等分析檢測手段對銣離子印跡材料進(jìn)行了表征，結(jié)果驗(yàn)證了碳納米管表面銣離子印跡材料的成功制備。在pH為9.7，初始銣離子濃度為10mg·L-1時，Rb+-IIPs對Rb+的吸附量為6.68mg·g-1，且吸附平衡時間僅需要10min，具有較快的吸附動力學(xué)，Rb+-IIPs對Rb+的吸附過程符合擬二級動力學(xué)模型，其吸附過程主要由化學(xué)吸附?jīng)Q定。Rb+-IIPs的吸附等溫線研究結(jié)果表明其對Rb+的吸附過程符合Lan