硅膠固化單寧酸的制備及吸附性能研究.pdf

1、本文首先簡(jiǎn)要概述了土壤重金屬的污染狀況、重金屬污染的修復(fù)方法、植物單寧的研究進(jìn)展、植物單寧高分子材料的合成，在此基礎(chǔ)上提出了目前土壤重金屬污染修復(fù)方法的一些不足，如耗資大、周期長(zhǎng)、修復(fù)重金屬種類單一、螯合劑不能回收、材料本身對(duì)環(huán)境存在危害等。接著合成吸附材料(硅膠固化單寧酸TIS)，并對(duì)其基本特性、合成條件、材料對(duì)重金屬離子的吸附性能和模擬土壤中吸附能力做了研究，探討一種投入少且環(huán)境污染較小、可回收的重金屬螯合劑。
　　單寧酸，一

2、種天然多酚化合物，對(duì)重金屬表現(xiàn)出極強(qiáng)的吸附能力，但是單寧酸的親水性使其不宜直接應(yīng)用于重金屬污染的修復(fù)。因此本文以硅膠為載體，利用Mannich反應(yīng)將單寧酸固定在其表面，成功制備出一種新型的植物多酚型高分子材料。以單寧酸的固定率為指標(biāo)，采用單因素分析法研究了合成TIS時(shí)的溫度、反應(yīng)時(shí)間、物料比、催化劑等因素，并對(duì)吸附材料(TIS)的基本特性及耐酸度進(jìn)行了測(cè)定，得出TIS合成反應(yīng)的最優(yōu)條件為:反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)時(shí)間4h，反應(yīng)物料比1∶0.

3、10∶0.08，反應(yīng)催化劑2％。TIS基本特性為:粒徑80.24μm±11.34μm，粒子數(shù)2.07×1012/g，含水量0.2％，密度1.17g/cm3，耐酸度98.4。
　　本文對(duì)硅膠固化單寧酸(TIS)與Pb2+、Cu2+、Zn2+相互作用過程中涉及到的諸多方面進(jìn)行了研究，如pH值對(duì)反應(yīng)的影響，吸附動(dòng)力學(xué)、吸附熱力學(xué)、熱力學(xué)分析、結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)的估算、脫附劑濃度的選擇、溫度對(duì)TIS脫附的影響、脫附動(dòng)力學(xué)、TIS的重復(fù)利

4、用次數(shù)等。結(jié)果表明:環(huán)境中不同的pH值對(duì)TIS吸附Pb2+、Cu2+、Zn2+有較大的影響，當(dāng)溶液中的pH小于5時(shí)，TIS對(duì)Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附能力隨著pH值增大上升幅度較快，溶液pH值大于5時(shí)TIS對(duì)金屬離子的吸附能力增長(zhǎng)率降低，pH為8時(shí)TIS對(duì)金屬離子的吸附量達(dá)到相對(duì)較大值。硅膠固化單寧酸(TIS)吸附動(dòng)力學(xué)過程較符合單指數(shù)方程，在25℃pH5.5，TIS對(duì)Pb2+、Cu2+、Zn2+達(dá)到吸附平衡時(shí)間約為60min，

5、而將TIS裝入透析袋，達(dá)平衡時(shí)間約為180min，但最大吸附量較一致;TIS對(duì)Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附過程符合Langmuir等溫方程，TIS對(duì)Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附過程中△G＜0、△S＞0和△H＞0， TIS對(duì)金屬離子的吸附過程主要為物理吸附過程;TIS對(duì)Pb2+、Cu2+、Zn2+結(jié)合位點(diǎn)數(shù)n1、n2、n3分別為7.80×107、2.36×108、1.42×108，結(jié)合常數(shù)K1、K2、K3分別為2.57×105、

6、1.69×104、3.52×104。選擇1mol/L的鹽酸為脫附劑，溫度對(duì)脫附的影響不大;常溫下脫附劑對(duì)Pb2+、Cu2+、Zn2+三種金屬離子在TIS上的脫附率分別達(dá)到了96.27％、95.55％和91.74％;已吸附金屬離子材料脫附時(shí)，Cu2+、Zn2+達(dá)脫附平衡的時(shí)間為30min，Pb2+達(dá)脫附平衡的時(shí)間大約為50min;吸附材料對(duì)重金屬離子吸附六次后，吸附能力約降低了7.01％，TIS具有良好的再生能力。
　　接著我們自制