隨著銻在化工生產(chǎn)和醫(yī)療領(lǐng)域中的廣泛使用,越來(lái)越多的銻及其化合物進(jìn)入到水體中,導(dǎo)致水中嚴(yán)重的銻污染。銻是具有高毒性、高致癌性的元素,在水體中通常以銻(Ⅲ)和銻(V)的形式存在,而銻(Ⅲ)的毒性是銻(V)的10倍,因此急需開(kāi)發(fā)有效去除水體中銻(Ⅲ)的技術(shù)。本文運(yùn)用離子印跡技術(shù)制備出兩種亞銻酸根離子印跡聚合物吸附劑用于水體中銻(Ⅲ)的選擇性去除。主要研究成果和結(jié)論有:1、以1-乙烯基咪唑?yàn)楣δ軉误w,酒石酸銻鉀為模板,采用本體聚合的方法成功合成了亞銻酸根離子印跡聚合物(NCFM-IIP)和對(duì)應(yīng)的非印跡聚合物(NCFM-NIP)。NCFM-IIP對(duì)Sb(Ⅲ)的最大吸附容量是28 mg/g,而NCFM-NIP只有14.36 mg/g,證實(shí)了離子印跡聚合物一定的印跡效果和較好的吸附能力。等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更符合Langmuir模型,表明吸附劑具有單層均一分布的吸附位點(diǎn)。吸附達(dá)到平衡的時(shí)間為120 min,動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)擬合更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。2、為了制備出更高吸附量,更高選擇性的亞銻酸根離子印跡聚合物,設(shè)計(jì)合成了一種氮雜大環(huán)化合物,四溴化二-4,5-二(亞甲基雙咪唑)吖啶,它具有帶正電荷咪唑基團(tuán)和與Sb(Ⅲ)離子大小匹配的大環(huán)。以四溴化二-4,5-二(亞甲基雙咪唑)吖啶為功能單體,酒石酸銻鉀為模板,采用本體聚合的方法成功制備出新型亞銻酸根離子印跡聚合物(CFM-IIP)。從掃描電鏡圖和N_2吸附-脫附曲線看出CFM-IIP是具有片狀多孔結(jié)構(gòu)的介孔材料;CFM-IIP的比表面積為43.34 m~2/g,平均孔徑為14.57 nm;FT-IR分析結(jié)果顯示功能單體成功地與模板和交聯(lián)劑聚合;TGA結(jié)果表明,CFM-IIP具有較好的熱穩(wěn)定性。有機(jī)物溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CFM-IIP在酸性介質(zhì)中具有一個(gè)很好的穩(wěn)定性。3、CFM-IIP對(duì)Sb(Ⅲ)的最大吸附容量為79.1 mg/g,而NCFM-IIP僅為28 mg Sb(Ⅲ)/g。與NCFM-IIP相比,CFM-IIP對(duì)Sb(Ⅲ)/Cl~-,Sb(Ⅲ)/NO_3~-,Sb(Ⅲ)/PO_4~(3-),Sb(Ⅲ)/SO_4~(2-),和Sb(Ⅲ)/Cr_2O_7~(2-)的相對(duì)選擇性系數(shù)分別為6.6、78.4、5.9、3.0和3.2。CFM-IIP對(duì)Sb(Ⅲ)的吸附在80 min內(nèi)達(dá)到平衡,且更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附模型,初始速率值(h_0=5.99 mg g~(-1) min~(-1))。CFM-IIP對(duì)Sb(Ⅲ)的吸附是一個(gè)吸熱的、混亂度增加和自發(fā)的過(guò)程。密度泛函理論(DFT)計(jì)算,結(jié)合Zeta電位和XPS分析,揭示了微區(qū)限域效應(yīng)在Sb(Ⅲ)吸附過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。這種效應(yīng)來(lái)自于CFM-IIP的納米級(jí)印跡空腔,并可提供:a)一個(gè)局部強(qiáng)堿環(huán)境,能夠促進(jìn)Sb(OH)_3到SbO_4~(5-)的水解;b)在帶正電的CFM-IIP和Sb O_4~(5-)的帶負(fù)電荷的O之間有很強(qiáng)的靜電作用;和c)尺寸匹配的空腔,進(jìn)一步隔離捕獲SbO_4~(5-)。因此,CFM-IIP是高效選擇性去除水溶液Sb(Ⅲ)的吸附劑,可用于去除和回收水中的Sb(Ⅲ)。
【學(xué)位單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X52
【部分圖文】：

結(jié)果與討論 吸附等溫線用了吸附平衡實(shí)驗(yàn)確定了 Sb(III)初始濃度范圍為 20-250 m)-IIP 和 NIP 對(duì) Sb(III)的吸附容量。圖 2-1 顯示了 Sb(III)-IIP 和 N)的吸附等溫線，其中，實(shí)線是 Langmuir 模型非線性擬合的吸附曲Freundlich 模型非線性擬合的吸附曲線。在吸附平衡狀態(tài)下，隨)濃度的增加，兩種吸附劑的吸附容量都是增加的，并且一開(kāi)始增后緩慢的增加，最后達(dá)到飽和。在相同的平衡濃度下，IIP 對(duì) S量明顯高于 NIP 的吸附容量，且 IIP 和 NIP 的最大吸附容量分別(III)/g，12.6 mg Sb(III)/g，IIP 的最大吸附容量是 NIP 的 1.89 倍。，IIP 對(duì)模板離子 Sb(III)有優(yōu)勢(shì)吸附，具有顯著的印跡效果。

學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 亞銻酸根離子印跡聚合及其吸附水中銻吸附對(duì)平衡吸附有顯著作用的快速初始階段，而第二階段對(duì)獻(xiàn)相對(duì)較小。由圖可得，Sb(III)-IIP 的吸附量始終大于 NIP 的in 內(nèi)，兩種吸附劑對(duì) Sb(III)的吸附量都隨著時(shí)間的增加急劇吸附的第一階段吸附劑有足夠多的吸附位點(diǎn)；之后隨著時(shí)加緩慢直到 120 min，吸附大致達(dá)到平衡。雖然兩種吸附劑，但可以進(jìn)一步用吸附初始速率(h0) (見(jiàn)表 2-4) 來(lái)解釋吸附始速率（2.42 mg·g 1·min 1）大于 NIP 的吸附初始速in 1），較高的 h0值是由于較多數(shù)量的吸附位點(diǎn)，以及 IIP 的)之間具有更高的親和力和幾何匹配。因此，印跡作用提高了)的吸附性能。

表 2-4 Sb(III)-IIP 和 NIP 對(duì) Sb(III)的準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)擬合參數(shù)Table 2-4 Kinetic Constant Values for Sb(III) Adsorption on Sb(III)-IIP and NIPbentpseudo-fist-orderapseudo-second-ordk1QeR2k2Qe 0.083±0.011b22.2±0.7 0.958 0.0041±8.23×10-424.3±0.7 P 0.094±0.002 17.4±0.1 0.998 0.0059±6.32×10-419.5±0.4 notation and units, see section 2.3.2an ±standard error (n = 10)3 吸附選擇性
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2877890