含硫、亚砜、砜基氨基吡啶螯合树脂的合成及吸附性能研究

摘要

螫合树脂是一类能与金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料。广泛应用于无机、冶金、分析、放射、药物、催化、海洋化学等领域。交联聚苯乙烯类是市场上应用最为广泛的螯合树脂吸附剂母体之一，具有制备工艺成熟、易功能化、机械强度高、化学稳定性好的特点，缺点是其亲水性能却很差；含硫螯合树脂对重金属及贵金属离子都有很好的吸附性能，但是大部分含硫基团都具有一定的疏水性；氨基吡啶基团中的两个N原子都有很强的配位能力，且最重要的是利用氨基吡啶中的氨基的反应活性可以很容易的将其键合到不同的高分子载体上。基于以上原因，本文以氯甲基化聚苯乙烯微球(氯球)为原料，分别设计、合成了三种以含硫醚、亚砜、砜基的分子链为悬臂，以氨基吡啶为功能基的螯合树脂PVBS-AP，PVBSO-AP，PVBSO<,2>-AP。采用红外光谱，元素分析，扫描电镜，孔径分析以及光电子能谱等手段对所合成的大孔树脂的结构进行了表征。研究了其对Hg<'2+>、Ni<'2+>、pb<'2+>、Fe<'3+>、Au<'3+>、Cu<'2+>、pd<'4+>、Cd<'4+>、pt<'4+>、Zn<'2+>、Ag<'+>等常见重金属以及贵金属离子的饱和吸附量，吸附选择性以及吸附机理。 研究表明，PVBS-AP大孔树脂对Hg<'2+>、pd<'2+>、Au<'3+>、pt<'4+>、Ni<'2+>的吸附量较高，PVBSO-AP大孔树脂对Hg<'2+>、Ni<'2+>、pb<'2+>、Au<'3+>、Cu<'2+>、pd<'2+>、Cd<'2+>、Pt<'4+>的吸附量较高，PVBSO<,2>-AP大孔树脂对Ni<'2+>、Cd<'2+>、pb<'2+>、Cu<'2+>等金属离子的吸附量较高；三种树脂均可用于Hg<'2+>-Ni<'2+>，Hg<'2+>-Zn<'2+>，Hg<'2+>-pb<'2+>体系中的Hg<'2+>离子，Au<'3+>-Ni<'2+>，Au<'3+>-pb<'3+>，Au<'3+>-Cu<'2+>体系中的Au<'3+>离子，Ag<'+>-pb<'2+>，Ag<'+>-Ni<'2+>体系中的Ag<'+>离子的分离、回收；酸度对PVBS-AP，PVBSO-AP树脂吸附金属离子的影响不大，而PVBSO<,2>-AP树脂却随着酸度的升高吸附量呈下降趋势；三种树脂对Hg<'2+>的吸附动力学研究表明，树脂PVBS-AP，PVBSO<,2>-AP对Hg<'2+>吸附平衡较快，PVBSO-AP树脂平衡较慢。且三种树脂都具有较好的重复使用性能。 PVBS-AP，PVBSO-AP，PVBSO<,2>-AP树脂对Hg<'2+>和Ag<'+>的吸附机理研究表明，三种树脂中的2-氨基吡啶基中两种形态的N原子均参与配位。树脂PVBS-AP，PVBSO-AP中的硫基和亚砜基悬臂中的S原子均参与配位，且树脂中的S原子被部分氧化成亚砜基和砜基。而PVBSO<,2>-AP树脂中的S原子未参与配位。这类新型的有硫醚、亚砜、砜基悬臂的氨基吡啶螯合树脂，因其带有亲水悬臂，增加了微环境结构体的亲水性和柔顺性，所以与无悬臂的树脂相比更易于捕获水溶液中的金属离子，可用于一些贵金属及有毒金属离子分离、富集、回收。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1配位原子为硫的螯合树脂的研究进展

1.2配位原子为氮的螯合树脂的研究进展

1.3配位原子为氮、硫原子的复合型螯合树脂研究进展

1.4本课题的提出及研究内容

第二章树脂的合成

2.1实验材料和仪器

2.1.1实验材料及试剂

2.1.2仪器设备及测试条件

2.2实验方法

2.2.1 PVBS树脂的合成

2.2.2 PVBS-AP树脂的制备

2.2.3 PVBSO-AP树脂的制备

2.2.4 PVBSO2-AP树脂的制备

2.3结果与讨论

2.3.1 PVBS树脂的红外光谱表征及元素分析

2.3.2 PVBS-AP树脂的表征

2.3.3 PVBSO-AP树脂的表征

2.3.4 PVBSO2-AP树脂的表征

第三章树脂的吸附性能

3.1实验材料及仪器

3.1.1实验材料及试剂

3.1.2仪器、设备及其测试条件

3.2实验方法

3.2.1静态饱和吸附量的测定

3.2.2酸度对吸附量的影响

3.2.3树脂的选择性吸附性能的测定

3.2.4树脂的吸附动力学的测定

3.2.5树脂的吸附热力学测定

3.2.6树脂的重复使用性能测定

3.3结果与讨论

3.3.1PVBS-AP、PVBSO-AP、PVBSO2-AP树脂的静态饱和吸附量

3.3.2 PVBS-AP、PVBSO-AP、PVBSO2-AP树脂对Hg2+的吸附性能测定

3.3.3 PVBS-AP、PVBSO-AP、PVBSO2-AP树脂对Hg2+的等温吸附性能研究

3.3.4 pH对PVBS-AP、PVBSO-AP、PVBSO2-AP树脂吸附Hg2+的影响

3.3.5 PVBS-AP、PVBSO-AP、PVBSO2-AP树脂对Hg2+的吸附选择性

3.3.6 PVBS-AP、PVBSO-AP、PVBSO2-AP树脂对Hg2+的重复使用性能测定

3.3.7PVBS-AP、PVBSO-AP、PVBSO2-AP树脂吸附Hg2+的机理探讨

3.4 PVBS-AP，PVBSO-AP，PVBSO2-AP树脂对贵金属的吸附性能研究

3.4.1酸度对树脂吸附贵金属的影响

3.4.2 PVBS-AP，PVBSO-AP，PVBSO2-AP树脂对贵金属的选择吸附性能

3.4.3 PVBS-AP，PVBSO-AP，PVBSO2-AP树脂对Ag+的重复使用性能的测定

3.4.4树脂对Ag+的吸附机理探讨

3.4.2PVBSO-AP吸附Ag+的吸附机理探讨

3.4.3PVBSO2-AP树脂吸附Ag+的吸附机理探讨

第四章结论

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢