新型螯合凝膠的制備及其吸附分離重金屬離子研究.pdf

1、近年來,我國水污染事件頻發(fā),水體重金屬污染因擴散性強、難控制等特點已成為人類生命健康危害最大的水污染之一,也給周邊的土壤、地下水和空氣帶來了嚴重的污染。其中鎘、汞、鉛離子為主要污染物,具有來源廣、殘毒時間長、易蓄積、難生物降解等特征。然而,國內(nèi)外去除這些水體重金屬離子污染的方法差強人意,如試劑投放量大、材料成本高、易造成二次污染、難以達到深度處理等缺點,因此開發(fā)高效、廉價、高選擇性、低能耗、能固液分離的除重金屬離子的材料和方法迫在眉睫。

2、
　　本文根據(jù)軟硬酸堿規(guī)則,2-巰基乙胺(AET)和雙硫腙(DTZ)能與Cd2+、Hg2+、Pb2+形成螯合物,考慮到凝膠在水體中能固液分離的優(yōu)點,利用Mannich反應(yīng)原理,以聚丙烯酰胺凝膠為骨架,合成了以2-巰基乙胺和雙硫腙為接枝基團的兩類新型凝膠,實驗證實了這兩類新型螯合凝膠除重金屬離子效果優(yōu)良。同時,該螯合凝膠具有合成工藝簡單、選擇性高、易于固液分離、可用于低濃度含重金屬離子廢水的處理等特點,有望成為一種新型、低成本廢水處

3、理材料。
　　本文對螯合凝膠合成過程中各影響因素進行單因素實驗,得到了2-巰基乙胺螯合凝膠和雙硫腙螯合凝膠的最佳合成工藝參數(shù),接枝率分別為99％和89%。并通過紅外光譜分析比較,證實聚丙烯酰胺凝膠接枝上了螯合基團。
　　通過吸附實驗獲得了該兩種螯合凝膠去除重金屬離子(Cd2+、Hg2+、Pb2+)的最佳性能參數(shù)。在最佳條件下,2-巰基乙胺螯合凝膠除Hg2+、Pb2+效率分別為99.6%、72.3%;雙硫腙螯合凝膠除 Cd2+

4、、Hg2+、Pb2+效率分別為99.9%、99.5%、99.3%。實驗表明,這兩種新型凝膠除重金屬離子效果優(yōu)良,尤其雙硫腙螯合凝膠吸附效果最佳,吸附C d2+、Hg2+、Pb2+一次處理即可達標排放。經(jīng)干擾試驗證實,常見的無機離子對螯合凝膠吸附重金屬離子過程無干擾,說明合成的新型螯合凝膠處理重金屬離子有很好的選擇性。通過紅外光譜分析,證實了螯合凝膠去除重金屬離子為螯合過程。
　　對螯合凝膠吸附三種重金屬離子過程進行了吸附熱力學、吸

5、附動力學機理分析,獲得了該吸附過程的速率方程、熱力學特征常數(shù)(△G、△H、△S)及等溫吸附模型,計算出了表觀活化能Ea和飽和吸附量,判斷出該吸附過程符合Langmuir等溫吸附式,屬于二級動力學模型。這些數(shù)據(jù)說明了實驗結(jié)果符合反應(yīng)過程,并為后期的研究提供了理論依據(jù)。
　　最后,利用實驗所獲參數(shù),對螯合凝膠去除工業(yè)廢水中重金屬離子過程的工藝參數(shù)和條件進行了初步計算,并簡單設(shè)計了工藝裝置示意圖,最終證實了此工藝在重金屬離子廢水水處理方