新型功能化水凝膠制備與表征及其對水中銅離子吸附研究.pdf

1、水體中重金屬離子污染由于其對人類和整個生態(tài)環(huán)境的毒性，引起了極大的關注。人體中重金屬離子積累會導致大腦，皮膚，胰腺和心臟疾病。因此對受重金屬污染的水進行處理后再排放到水體顯得尤為重要。在去除重金屬離子的眾多方法中，吸附法被認為是最有效，最經濟的技術，具有低成本，操作方便，易于控制，無二次污染等優(yōu)點。常見的吸附劑材料常存在制備方法復雜，回收利用率低和強化改性等問題。本課題的目的是尋求一種制備方法簡單，對重金屬吸附效果良好，回收利用率高的新

2、型功能化水凝膠吸附材料。本課題針對強吸附能力，便于回收的復合水凝膠開展相關研究，蘊含著極其豐富的基礎研究內容，不僅有著廣闊的應用背景和指導作用，而且對更深層次地揭示水凝膠去除重金屬離子的機理有著極為重要的科學意義，可為解決水體重金屬污染問題提供新的途徑，拓展和豐富納米技術和高分子技術在水處理領域中的應用。
　　本文采用光聚合交聯法，制備出了新型復合水凝膠-聚（2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-均三嗪/2-丙烯酰胺-2-甲基丙

3、磺酸）（p（VDT-co-AMPS））。通過一系列表征手段（FT-IR、SEM、TGA及XPS）來研究合成水凝膠的功能基團，表面形貌，熱穩(wěn)定性，元素組成，通過吸附動力學、吸附等溫線、影響因素（Cu2+初始濃度、水凝膠組成、pH、溫度）、吸附再生等實驗，研究其吸附性能及重復使用能力，并探索水凝膠吸附Cu2+的機理。具體結論如下：
　?。?）采用光聚合交聯法，以VDT和AMPS為單體，成功制備出新型功能化水凝膠—p（VDT-co-AM

4、PS）。
　?。?）對不同組分水凝膠進行溶脹性能實驗，結果表明，p（VDT-co-AMPS）水凝膠的溶脹率主要受到共聚單體VDT與AMPS比例的影響，而受到水凝膠的結構影響較小。
　?。?）FTIR分析和TGA分析確定了p（VDT-co-AMPS）水凝膠的成功合成，TGA分析還說明不同配比水凝膠熱穩(wěn)定性相差不大；SEM結果表明p（VDT/AMPS）水凝膠是一種多孔的具有網狀結構的高分子材料。
　?。?）pH影響實驗結果

5、表明，p（VDT-co-AMPS）水凝膠吸附銅離子最佳pH為6；同時，可推測水凝膠吸附銅離子可能存在靜電引力、離子交換和螯合三種作用。溫度影響實驗結果表明，在一定溫度范圍內，溫度升高，水凝膠對銅離子吸附量增加。
　?。?）水凝膠吸附再生實驗表明，HNO3對p（VDT-co-AMPS）水凝膠脫附銅離子效果優(yōu)于HCl，且脫附效率隨著脫附液濃度的增大而增加。吸附銅離子的P(VDT-co-AMPS)水凝膠用1mol/LHNO3進行脫附，脫

6、附效率在95％以上，可進行4次重復利用。
　　（6）吸附動力學實驗結果表明，p（VDT-co-AMPS）水凝膠對銅離子的吸附遵循二級動力學模型，說明水凝膠吸附銅離子存在化學作用，且化學作用控制吸附速率。水凝膠吸附銅離子速率隨著VDT含量增加而增加；吸附等溫線實驗結果表明，水凝膠對銅離子的吸附遵循Langmuir吸附模型，為單分子層優(yōu)惠吸附過程，且VDT含量越低，優(yōu)惠吸附越明顯。
　　（7）p（VDT-co-AMPS）水凝膠吸