氨基-羧基功能化磁性微球?qū)λ芤褐蠧d(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，尤其土壤、水體重金屬污染嚴(yán)重。水體中重金屬污染可通過(guò)食物鏈富集，進(jìn)入人體并累積，產(chǎn)生很強(qiáng)的細(xì)胞毒性、致畸及致癌性。在眾多重金屬污染中，Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)對(duì)水體的污染已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，被列為重點(diǎn)危害人體健康的重金屬污染物。大量研究表明，磁性吸附劑不僅可以高效去除水體中的重金屬，而且操作簡(jiǎn)便、易回收。另一方面，氨基(-NH2)和羧基(-COOH)具有較強(qiáng)的金屬螯合能力，SiO2表面的硅醇

2、基(Si-OH)有利于化學(xué)基團(tuán)的修飾。本論文以引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀(KPS)、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(NMBA)、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度為因素，制備了氨基、羧基功能化磁性微球(Fe3O4@SiO2-NH2/COOH)。用傅里葉紅外光譜(FT-IR)和X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)對(duì)氨基、羧基功能化磁性微球進(jìn)行表征，并探討了其對(duì)水溶液中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附性能。論文的主要研究結(jié)果如下:
　　1.以Fe3O4@SiO2

3、-NH2/COOH吸附劑對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附量為指標(biāo)，探究了氨基、羧基功能化磁性微球的制備條件，優(yōu)化得到最優(yōu)制備工藝參數(shù)為:單體（甲基丙烯酸、丙烯酰胺）28.6mmol/L、交聯(lián)劑85.7mmol/L、引發(fā)劑48.6mmol/L、反應(yīng)時(shí)間8h和反應(yīng)溫度70℃。在上述條件下，可制備出對(duì)Pb(Ⅱ)吸附性能最佳的吸附劑。
　　2.探討了Fe3O4@SiO2-NH2/COOH吸附劑在一元溶液中對(duì)Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能，結(jié)果顯示，隨

4、著Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)溶液pH值的增大，F(xiàn)e3O4@SiO2-NH2/COOH對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附量先增大后趨于穩(wěn)定，其對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附量在pH=7.0之前呈先增大后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，當(dāng)pH＞8.0后快速增大。吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型及Langmuir吸附等溫模型，對(duì)Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附量分別為168.995mg/g和207.807mg/g。
　　3.研究了干擾離子（Ca2+和Mg2+）對(duì)Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸

5、附的影響，結(jié)果表明，在存在干擾離子條件下，Ca2+和Mg2+的濃度越大，對(duì)Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的競(jìng)爭(zhēng)吸附影響越大，其中，Ca2+比Mg2+對(duì)Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的干擾影響更大。
　　4.選用20mL0.1mol/L HCl溶液作洗脫溶劑，對(duì)吸附了Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附劑進(jìn)行洗脫，經(jīng)過(guò)一次吸附-洗脫后，洗脫劑對(duì)Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的洗脫率分別約為73％和94％，經(jīng)過(guò)三次吸附洗脫后，洗脫劑對(duì)Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的洗脫率分

6、別約為84％和30％
　　5.研究Fe3O4@SiO2-NH2/COOH吸附劑對(duì)飲用水樣中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除性能，結(jié)果表明所制備的吸附劑對(duì)飲用水樣中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除百分率分別約為91％和97％。處理后的飲用水中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)剩余濃度均低于WHO規(guī)定的飲用水中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的限量標(biāo)準(zhǔn)。
　　上述結(jié)果表明，所制備的氨基、羧基功能化磁性吸附劑對(duì)Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附量高、易于磁分離、重復(fù)利