磁性聚苯乙烯基大孔树脂的制备及对水溶液中金属离子的吸附性能研究

摘要

利用磁性微/纳米材料作为吸附剂去除水溶液中的有害有机物和金属离子是近年来发展起来的一种节能、高效的水处理新技术。其中磁性螯合树脂近年来因其具有易再生和对重金属离子的选择性特点而备受关注。
　　本论文首先以含有氨基和羟基等功能基团的有机试剂对疏水性的氯甲基化聚苯乙烯基大孔树脂(PS-Cl)进行改性，制备了亲水性的聚苯乙烯基大孔树脂。然后以FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为前驱体，利用共沉淀法在大孔树脂中原位复合磁性纳米Fe3O4颗粒，制备了磁性大孔树脂，通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、振动样品磁强计(VSM)和比表面积测定仪(BET)等对样品的表面微观形貌、结构和性能等进行了表征。最后利用批次实验法研究了磁性树脂对水溶液中汞离子的吸附性能，考察了pH值、初始浓度、吸附时间、树脂投加量和温度对吸附性能的影响，利用准一级、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型对吸附动力学数据进行了拟合，利用Langmuir和Freundlich等温吸附模型对等温吸附数据进行了拟合，通过计算吸附过程中△G°、△H°和△S°值，研究了吸附热力学。
　　研究结果表明:成功地制备了负载有磁性纳米Fe3O4的磁性树脂，磁性改性后没有破坏大孔树脂原来的孔洞结构。磁性树脂的比饱和磁化强度能够满足吸附后的固液相分离。磁性大孔树脂能成功地吸附水溶液中的Hg2+，吸附在720 min后趋于吸附平衡，对汞离子的去除率达90％以上，吸附更适合在酸性环境中进行，吸附动力学更符合准二级动力学模型，吸附等温模型更符合Freundlich等温模型，吸附过程为自发的吸热反应，高温有利于吸附反应的进行。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 铁氧化类微／纳米材料

1．2．1 铁氧化物微／纳米材料

1．2．2 铁酸盐类微／纳米材料

1．2．3 功能化铁氧化物

1．3 磁性无机材料复合的微／纳米材料

1．3．1 磁性碳质微／纳米材料

1．3．2 磁性介孔氧化硅微／纳米材料

1．3．4 其他磁性无机微纳米吸附材料

1．4 磁性有机材料复合的微／纳米材料

1．4．1 磁性壳聚糖吸附材料

1．4．2 具有螯合或络合作用的其他有机基体磁性复合材料

1．4．3 金属离子印迹磁性聚合物复合材料

1．5 课题研究目标和内容

1．5．1 课题研究目标

1．5．2 课题研究内容

1．5．3 技术路线

第2章 磁性PS-DEA树脂的制备与表征

2．1 实验部分

2．1．1 试剂与原料

2．1．2 测试仪器与方法

2．1．3 磁性PS-DEA树脂的制备

2．1．4 磁性PS-DEA树脂对水溶液中Hg2+的吸附实验

2．2 结果与讨论

2．2．1 磁性PS-DEA树脂制备条件优化

2．2．2 样品表征

2．2．3 磁性PS-DEA树脂对水溶液中Hg2+的吸附

2．2．4 吸附动力学

2．2．5 等温吸附模型

2．2．6 吸附热力学

2．3 本章小结

第3章 磁性PS-DCDA树脂的制备与表征

3．1 实验部分

3．1．1 试剂与原料

3．1．2 测试仪器与方法

3．1．3 磁性PS-DCDA树脂的制备

3．1．4 磁性PS-DCDA树脂对水溶液中Hg2+的吸附

3．2 结果与讨论

3．2．1 样品表征

3．2．2 磁性PS-DCDA树脂对水溶液中Hg2+的吸附

3．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的文章