SBA-15表面離子印跡聚合物的制備及其對中低放射性金屬選擇性分離性能研究.pdf

1、中低放射性金屬污染物是伴隨核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展而出現(xiàn)的一類污染物。目前，工業(yè)污水中中低放射性金屬離子的存在對人體和生物體構(gòu)成了嚴重威脅。吸附法是一種常用的工業(yè)廢水處理方法，然而傳統(tǒng)的中低放射性金屬離子吸附劑存在選擇性差、吸附容量低、平衡時間長等缺陷。因此，開發(fā)利用選擇性好、吸附容量高、操作簡單、再生性能優(yōu)良的中低放射性金屬離子吸附劑刻不容緩。
　　離子印跡技術是一類針對性捕獲目標模板離子的實驗技術。在制備離子印跡聚合物(ⅡP)的過程中，模

2、板、單體和交聯(lián)劑在引發(fā)劑的作用下形成高度交聯(lián)的空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。通過特定的物理或化學的手段洗脫去除模板離子以后，特異性的識別位點由此獲得。然而，高度交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)難免會造成傳質(zhì)速率過慢以及模板離子洗脫困難等問題。為了改善傳統(tǒng)ⅡP的吸附性能，表面離子印跡技術應運而生。表面印跡技術通過向印跡過程中引入性能優(yōu)異的基質(zhì)材料，從而在基質(zhì)材料表面獲得一層印跡聚合物薄層。在基質(zhì)材料的選擇上，介孔材料憑借其優(yōu)異性能(如比表面積大、孔徑均一且可調(diào)、表面

3、存在豐富的硅羥基等)而備受青睞。此外，功能化介孔材料的成功制備更為其介孔材料的應用增光添彩。
　　本論文以SBA-15為基質(zhì)材料，分別選擇Co(Ⅱ)、Sr(Ⅱ)、Ce(Ⅲ)為模板離子，制備了三種新型的表面離子印跡聚合物，其詳細工作介紹如下：
　　(1)以三甘氨酸功能化SBA-15為基質(zhì)材料，制備了一種新型的鈷離子印跡聚合物(Co(Ⅱ)-ⅡP)。表征結(jié)果顯示，Co(Ⅱ)-ⅡP具有典型的介孔孔道結(jié)構(gòu)和良好的熱穩(wěn)定性。吸附實驗表明

4、，Co(Ⅱ)-ⅡP在25℃的最大吸附容量高達181.67 mg/g且其等溫吸附過程和吸附動力學數(shù)據(jù)分別符合Freundlich模型和準二級動力學模型，吸附熱力學分析結(jié)果表明Co(Ⅱ)-ⅡP的吸附為自發(fā)過程(G0<0)。選擇性實驗和再生實驗結(jié)果表明Co(Ⅱ)-ⅡP對Co(Ⅱ)有很強的專一識別能力且重復利用率高。
　　(2)選用后接枝法制備的磁性SBA-15為基質(zhì)材料，N-異丙基丙烯酰胺為溫敏單體，基于表面印跡技術制備了一種新型的磁性

5、溫敏型介孔鍶離子印跡聚合物(Sr(Ⅱ)-TMⅡP)。表征結(jié)果表明，制備的磁性介孔印跡復合物保持了良好的介孔結(jié)構(gòu)并具有較好的熱穩(wěn)定性、磁響應性(Ms=10.34 emu/g)和溫度敏感性。吸附實驗結(jié)果表明：Sr(Ⅱ)-TMⅡP在低臨界相轉(zhuǎn)變溫度(33.56℃)附近取得最大吸附量(89.29 mg/g)且其等溫吸附過程符合Freundlich模型；吸附劑的吸附動力學符合準二級動力學模型；動態(tài)吸附實驗結(jié)果顯示，Thomas模型的非線性擬合方法

6、更適用于描述吸附劑在固定柱中的動態(tài)吸附行為。選擇性吸附實驗結(jié)果表明合成的Sr(Ⅱ)-TMⅡP對Sr(Ⅱ)具有較高的選擇性吸附能力。
　　(3)通過濕浸漬法制備了磁性SBA-15(m-SBA-15)，以m-SBA-15為基質(zhì)材料，利用表面引發(fā)可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合制備了新型的磁性鈰離子表面印跡聚合物(Ce(Ⅲ)-ⅡP)。表征結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4磁性納米顆粒被成功地負載在SBA-15的孔道中且通過表面引發(fā)RAFT聚合制得