配位超分子重金屬沉淀劑的研制及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、重金屬?gòu)U水污染是對(duì)人類健康和社會(huì)發(fā)展有重要影響的環(huán)境問題。本論文以配位超分子理論為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)和合成含雙基和三基二硫代氨基甲酸型的CS沉淀劑，探討了它們對(duì)絡(luò)合重金屬的去除效率。具體研究工作和成果如下： (1)制備了含雙基的二硫代氨基甲酸基團(tuán)的CS沉淀劑，N,N’-雙-二硫代氨基甲酸哌嗪鈉(BDP)，并利用紅外光譜、紫外光譜、元素分析、熱重-紅外聯(lián)用等技術(shù)手段對(duì)BDP進(jìn)行了表征，研究了BDP作為CS沉淀劑處理絡(luò)合銅和鎳模擬廢水的效

2、果，并與BDP處理自由銅和鎳的效果進(jìn)行了對(duì)比。研究結(jié)果表明在BDP/Cu<'2+>和BDP／Ni<'2+>化學(xué)計(jì)量比1:1時(shí)，BDP能將初始濃度為50.00 mg/L的含自由Cu<'2+>和Ni<'2+>的廢水處理到0.04 mg/L和0.10 mg/L，都低于我國(guó)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-96)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)同濃度的CuEDTA和檸檬酸鎳廢水則需要提高10﹪BDP的劑量，才能使廢水達(dá)標(biāo)排放。無論是自由還是絡(luò)合銅廢水

3、，BDP都可在pH≥4的環(huán)境下使用，含鎳廢水可應(yīng)用的pH范圍為pH≥7的環(huán)境。[CuBDP]<,n>具有良好的沉降性能，而且沉淀在微酸性和堿性溶液中幾乎不溶出。通過BDP CS沉淀劑和商品化的小分子沉淀劑DDTC對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)BDP比DDTC處理含銅和含鎳廢水更有效。BDP CS沉淀劑可以同時(shí)去除綜合廢水中的重金屬和染料。對(duì)染料的去除主要依賴于超分子沉淀和染料之間的疏水吸附作用且這些吸附遵循二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Freundlich等溫吸附模型

4、。BDP是第一個(gè)被報(bào)道的CS沉淀劑。 (2)新合成了一種含三基的二硫代氨基甲酸型CS沉淀劑，1，3,5-二硫代氨基甲酸六氫三嗪鈉(HTDC)，它是所報(bào)道的二硫代氨基甲酸型沉淀劑中有效官能團(tuán)含量最高的一種。通過紅外光譜、紫外光譜、元素分析、核磁共振、熱重等對(duì)它進(jìn)行了表征。研究了HTDC作為CS沉淀劑處理自由銅離子和CuEDTA廢水的效果。根據(jù)兩摩爾HTDC與三摩爾Cu<'2+>的鍵合模型初步推斷沉淀產(chǎn)物是個(gè)配位超分子化合物[C

5、u<,3>(HTDC)<,2>]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明HTDC能有效去除含銅的模擬和實(shí)際廢水，出水銅濃度低于0.5 mg/L。[Cu<,3>(HTDC)<,2>]沉淀在低pH值時(shí)具有良好的沉降速度。毒性特性溶出程序和半自動(dòng)溶出實(shí)驗(yàn)表明[Cu<,3>(HTDC)<,2>]超分子沉淀是無害的，并且可以在弱酸性和堿性環(huán)境長(zhǎng)期穩(wěn)定存在。陰離子交換樹脂的吸附實(shí)驗(yàn)為同時(shí)去除過量HTDC和殘留的CuEDTA提供了一個(gè)重要方法。 (

6、3)提出了一種超分子沉淀反應(yīng)與微濾進(jìn)行耦合的強(qiáng)化微濾(SE-MF)新技術(shù)，BPD CS重金屬沉淀劑首次用作強(qiáng)化微濾試劑被用于這種技術(shù)中。結(jié)果表明在PH 7.8時(shí)SE-MF對(duì)銅離子的去除率高達(dá)97﹪以上，剩余濃度低于0.10 mg/L。微濾膜對(duì)[CuBDP]<,n>膠體沉淀的截留是由于疏水性的聚丙烯膜材料和疏水性的[CuBDP]<,n>超分子沉淀之間的存在疏水吸附作用，而截留在膜上的[CuBDP]<,n>超分子層能起到有效動(dòng)態(tài)膜的作用。膜