PDTU系列树脂的合成及其对金、银离子的吸附性能研究

摘要

本文在总结硫脲树脂及其对贵金属离子的吸附研究进展的基础上，较系统地研究了PDTIU系列聚酯基硫脲树脂的合成工艺及其吸附性能。 以三光气、一缩二乙二醇、KSCN及多元胺(二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺)为原料，通过三步法合成出新型聚酯基硫脲树脂：PDTU-Ⅰ、PDTU-Ⅱ、PDTU-Ⅲ和PDTU-Ⅳ。产品基于一缩二乙二醇的收率分别为90.2﹪、91.3﹪、92.1﹪和92.5﹪。红外光谱分析表明树脂符合预期结构；热重和差热分析表明：PDTU-Ⅰ树脂和PDTU-Ⅳ树脂分别在187℃和135℃以下具有良好的热稳定性。 分别采用静态吸附法和动态吸附法研究了PDTU系列树脂的吸附性能。静态实验研究表明，在相同条件下PDTU-Ⅳ树脂和：PDTU-Ⅰ树脂对Au(Ⅲ)和Ag(Ⅰ)具有优良吸附性能，最大吸附容量分别为4.65和5.30 mmol·g<'-1>。PDTU-Ⅳ树脂对Au(Ⅲ)的吸附以及PDTU-Ⅰ树脂对Ag(Ⅰ)的吸附遵循G.E.Boyd液膜扩散方程和Langmuir等温式，且吸附为吸热过程。PDTU-Ⅳ树脂吸附Au(Ⅲ)及PDTU-Ⅰ树脂吸附Ag(Ⅰ)的动态实验研究结果表明PDTU-Ⅳ树脂对Au(Ⅲ)的吸附容量为2.94 mmol·g<'-1>，吸附率为78.62﹪，洗脱率为72.24﹪；PDTU-Ⅰ树脂对Ag(Ⅰ)的吸附容量为2.50 mmol·g<'-1>，吸附率为25.85﹪，洗脱率为63.96﹪。在以上研究的基础上对贵金属-贱金属离子二元体系的吸附进行了研究。在金-贱金属离子二元体系中，分离因子均在800以上；在银.贱金属离子二元体系中，分离因子也在10以上。较大的分离因子表明，树脂对贵金属离子有良好的吸附选择性。且树脂的重复使用性能良好。 对吸附前后的PDTU树脂进行了结构表征。扫描电镜分析结果表明，树脂吸附Au(Ⅲ)、Ag(Ⅰ)后其外观形貌发生了较大的变化；红外光谱分析表明吸附后，树脂的功能基团吸收峰发生了位移或者吸收强度有所改变；X-射线衍射分析表明吸附Au(Ⅲ)、Ag(Ⅰ)后的PDTU树脂上没有Au、Ag单质；X-射线光电子能谱分析表明，吸附过程中Au(Ⅲ)、Ag(Ⅰ)与树脂中N、S、O原子发生了配位反应形成了螯合物。

目录

文摘

英文文摘

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前言

第一章文献综述

1.1螯合树脂的研究进展

1.1.1配位原子为氧的螯合树脂

1.1.2配位原子为氮的螯合树脂

1.1.3配位原子为硫的螯合树脂

1.1.4配位原子为磷、砷的螯合树脂

1.1.5配位原子为混合原子的螯合树脂

1.2硫脲和硫脲树脂的研究进展

1.2.1硫脲及其衍生物的的合成方法

1.2.2硫脲树脂的合成工艺

1.3贵金属及其富集分离方法

1.3.1贵金属资源现状

1.3.2.溶液中富集回收贵金属的方法简介

1.4吸附理论和方法的研究进展

1.4.1吸附理论研究进展

1.4.2现代分析仪器在吸附研究中的应用

1.5论文研究思想

第二章实验仪器、试剂与方法

2.1实验仪器

2.2实验试剂

2.3实验方法

2.3.1吸附实验方法

2.3.2几种常用溶液的配制

2.3.3金属离子浓度测定方法

第三章PDTU系列聚酯基硫脲树脂的合成及其表征

3.1聚酯基硫脲树脂的合成

3.1.1双氯甲酸一缩二乙二醇酯的合成

3.1.2 双(异硫氰基甲酸)一缩二乙二醇酯的合成

3.1.3聚酯基硫脲树脂的合成

3.2树脂产品后处理

3.3树脂结构表征及性能测定

3.3.1红外光谱分析

3.3.2 X-射线衍射分析

3.3.3扫描电镜分析

3.3.4热重差热分析

3.3.5树脂溶胀性能

3.4小结

第四章PDTU树脂对Au(Ⅲ)的吸附性能

4.1 PDTU系列树脂对Au(Ⅲ)的吸附性能

4.2 PDTU-Ⅳ树脂对Au(Ⅲ)的静态吸附性能

4.2.1溶液酸度对吸附性能的影响

4.2.2吸附温度及Au(Ⅲ)初始浓度对吸附性能的影响

4.3 PDTU-Ⅳ树脂对Au(Ⅲ)的动态吸附性能

4.3.1穿透曲线

4.3.2淋洗曲线

4.4 PDTU树脂对二元体系的吸附性能

4.4.1 PDTU-Ⅳ树脂对常见金属离子的吸附容量

4.4.2 PDTU系列树脂对二元体系的静态吸附性能

4.4.3 PDTU-Ⅳ树脂对二元体系的动态吸附性能

4.5 PDTU-Ⅳ树脂的再生与重复利用性能

4.6 PDTU树脂吸附Au(Ⅲ)前后的结构表征

4.6.1扫描电镜

4.6.2红外光谱

4.6.3 X-射线衍射

4.6.4 X-射线光电子能谱

4.7小结

第五章PDTU树脂对Ag(Ⅰ)的吸附性能

5.1 PDTU系列树脂对Ag(Ⅰ)的吸附性能

5.2 PDTU-Ⅰ树脂对Ag(Ⅰ)的静态吸附性能

5.2.1吸附时间对吸附性能的影响

5.2.2溶液酸度对吸附性能的影响

5.2.3吸附温度及Ag(Ⅰ)初始浓度对吸附性能的影响

5.3 PDTU-Ⅰ树脂对Ag(Ⅰ)的动态吸附性能

5.3.1穿透曲线

5.3.2淋洗曲线

5.4 PDTU-Ⅰ树脂对二元体系的吸附性能

5.4.1 PDTU-Ⅰ树脂对Ag-Cu二元体系的吸附性能

5.4.2 PDTU-Ⅰ树脂对Ag-Zn二元体系的吸附性能

5.4.3 PDTU-Ⅰ树脂对二元体系的动态吸附性能

5.5 PDTU-Ⅰ树脂再生与重复利用性能

5.6 PDTU树脂吸附Ag(Ⅰ)前后的结构表征

5.6.1扫描电镜

5.6.2红外光谱

5.6.3 X-射线衍射

5.6.4 X-射线光电子能谱

5.7小结

第六章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果