表面銅離子印跡聚胺硅膠材料的制備及性能研究.pdf

1、表面離子印跡技術(shù)是一種選擇性去除特定重金屬離子或回收貴金屬離子的新途徑,它利用合成過程中模板離子在基體表面形成的印跡孔穴,使合成的吸附劑對模板離子具有特異親和性和選擇吸附性能,是目前的一個研究熱點(diǎn)。本文以硅膠為基體,氯丙基三甲氧基硅烷(CPTMS)為偶聯(lián)劑,聚烯丙基胺(PAA)為功能單體,環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑,Cu2+為模板離子,利用表面離子印跡技術(shù)合成了一種新型離子印跡聚烯丙基胺硅膠吸附材料(ⅡP-PAA／SiO2),考察CP—SiO2

2、和ⅡP-PAA／SiO2的合成條件,研究了表面烷基化反應(yīng)、接枝反應(yīng)和表面離子印跡過程,測定并探討了該材料對重金屬離子的吸附特性和機(jī)理。
　　 為提高吸附劑耐酸堿穩(wěn)定性,本研究通過采用密閉恒溫水合法改進(jìn)合成工藝,制備的CP-SiO2具有優(yōu)良的耐水解性能。烷基化反應(yīng)的單因素試驗(yàn)表明:采用密閉恒溫水合法水合硅膠,能顯著改善烷基化硅膠的負(fù)載量和穩(wěn)定性,優(yōu)化的水合量為8％,水與CPTMS的質(zhì)量比為1:15,CPTMS與硅膠的質(zhì)量比約在1:

3、1,反應(yīng)時間10 h,反應(yīng)溫度353 K。
　　 通過接枝反應(yīng)合成了聚烯丙基胺硅膠材料(PAA／SiO2),其表面胺基含量為1.81 mmol·g-1。在此基礎(chǔ)上,以Cu2+為模板離子,硅膠表面接枝的PAA為功能單體,環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑,合成了新型離子印跡材料ⅡP-PAA／SiO2。通過正交試驗(yàn)考察了影響因素,并用條件試驗(yàn)優(yōu)化了制備條件,得到印跡前材料的Cu2+和N的摩爾比為0.3,環(huán)氧氯丙烷用量為N原子摩爾量的0.5倍,反應(yīng)時

4、間3h,反應(yīng)溫度323 K,甲醇為反應(yīng)溶劑,以硫酸銅為模板的印跡效果好。在銅鋅混合溶液中,ⅡP-PAA／SiO2對Cu2+具有特異的識別選擇性能,PAA／SiO2、NⅡP-PAA／SiO2和ⅡP-PAA／SiO2材料對銅離子的選擇性系數(shù)分別為3.88、3.40和86.60,選擇性顯著提高。相同試驗(yàn)條件下,ⅡP-PAA／SiO2材料的飽和吸附容量也得到明顯改善。通過Scatchard分析,發(fā)現(xiàn)ⅡP-PAA／SiO2對銅離子存在兩類結(jié)合位點(diǎn)

5、。
　　 采用靜態(tài)吸附法研究了PAA／SiO2和ⅡP-PAA／SiO2的吸附識別性能與影響因素。結(jié)果表明,吸附劑吸附Cu2+的最佳pH范圍為4.0～5.0。在研究的試驗(yàn)條件下,PAA／SiO2和ⅡP-PAA／Si0O對Cu2+的吸附屬于單分子層化學(xué)吸附,平衡數(shù)據(jù)符合Langmuir模型,PAA／SiO2對Cu2+的吸附容量隨溫度的升高而增大,ⅡP-PAA／SiO2對Cu2+的吸附容量隨溫度的升高而減小,通過測定與計(jì)算,得到吸附過