基于双功能单体的Ni(Ⅱ)离子印迹复合膜的制备及性能研究

采用沉淀聚合法,以Ni(Ⅱ)离子为模板离子,α-甲基丙烯酸和N-异丙基丙烯酰胺为双功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,通过正交试验设计,对制备Ni(Ⅱ)离子印迹复合膜的实验条件进行系统优化,制备了16种Ni(Ⅱ)离子印迹复合膜[Ni(Ⅱ)-IICMs]和相应的非印迹复合膜(NICMs),得出制备Ni(Ⅱ)-IICMs的较优实验条件。采用平衡吸附实验对Ni(Ⅱ)-IICMs和NICMs进行吸附量和印迹因子评价,结果表明:在较优实验条件下制备的Ni(Ⅱ)-IICM_(8),平衡吸附量为1.286mmol/g,印迹因子为1.737。采用红外光谱、扫描电镜、氮气吸附/脱附等手段对Ni(Ⅱ)-IICM_(8)和相应NICM_(8)的内部结构及表面形貌进行表征。使用动力学吸附和等温吸附实验对Ni(Ⅱ)-IICM_(8)和NICM_(8)的吸附行为进行研究,结果表明:Ni(Ⅱ)-IICM_(8)对Ni(Ⅱ)离子的吸附,在较短时间内即可快速达到吸附平衡,且在不同浓度的溶液中都有较好的吸附效果。在不同温度下,探究Ni(Ⅱ)-IICM_(8)的吸附行为,结果表明Ni(Ⅱ)-IICM_(8)具有良好的“温度响应性”。综上所述,说明实验研究制备的Ni(Ⅱ)-IICM_(8),有望用于实际样品中Ni(Ⅱ)离子的分离和去除。

铅(Ⅱ)离子印迹复合膜对重金属离子的吸附热力学与吸附动力学

以聚丙烯微孔膜(MPPM)为支撑,通过物理包埋和紫外线诱导共价键合组合法固定二苯甲酮,再通过紫外线引发丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯接枝共聚制备了Pb(Ⅱ)离子印迹复合膜。采用平衡吸附和竞争渗透实验考察了印迹复合膜对Pb(Ⅱ)离子的吸附与选择能力。结果发现,印迹复合膜对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附及渗透选择性,其对Pb(Ⅱ)的饱和吸附量分别为Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的2.86倍和2.75倍,48h的渗透量分别为Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的3.8倍和3.1倍;Langmuir等温吸附模型与平衡吸附数据相当吻合(R2≥0.991),吸附属于单分子层吸附;动力学研究结果表明,印迹复合膜对重金属离子的吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型(R2≥0.998,ΔQ<10%),吸附过程主要受化学作用控制;印迹复合膜对重金属离子的吸附自由能变(ΔG)、吸附焓变(ΔH)及吸附熵变(ΔS)均为负值,说明吸附是一个自发、放热的过程;|ΔH|>|TΔS|,表明吸附过程是一个焓驱动过程。

Cr(Ⅲ)离子印迹复合膜的制备及性能研究

以Cr(Ⅲ)离子为模板离子,采用表面印迹法,制备了32种Cr(Ⅲ)离子印迹复合膜(Cr(Ⅲ)-IICM_(1-32))及相应的非印迹复合膜(NICM_(1-32))。通过印迹条件的优化,得到制备复合膜的较优实验条件为:以nylon-6膜为基膜,α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,模板离子∶功能单体∶交联剂(摩尔比)为1∶4∶40,致孔溶剂为乙醇-水(体积比为1∶1),基膜浸泡时间为180s。在较优实验条件下制备的印迹复合膜Cr(Ⅲ)-IICM_(25)具有较好的吸附量(109.03μmol/g)和较高的印迹因子(α=1.85)。研究了吸附液初始浓度、pH和吸附温度等对Cr(Ⅲ)-IICM_(25)吸附性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)及氮气吸附(BET)表征了Cr(Ⅲ)-IICM_(25)及NICM_(25)的表面形态和内部结构。结果表明,Cr(Ⅲ)-IICM_(25)与NICM_(25)是介孔材料,吸附行为符合Langmuir等温吸附模型,有望用于污水中Cr(Ⅲ)的去除。

镉离子(Ⅱ)印迹复合膜的研制及传质机理研究

以Cd(Ⅱ)为印迹离子,采用表面印迹法,对基膜种类、功能单体的种类和用量、致孔溶剂的种类及比例、交联剂的用量及基膜浸泡时间等实验条件进行了优化,优化出制备Cd(Ⅱ)离子印迹复合膜(Cd(Ⅱ)-IICMs)的最佳实验条件,制备了26种Cd(Ⅱ)离子印迹复合膜(Cd(Ⅱ)-IICM1-26)及对应的非印迹复合膜(NCM1-26)。在最佳实验条件制备的Cd(Ⅱ)-IICM6,其吸附量为376.98mg/g,印迹因子为1.56。采用氮气吸附(BET)和扫描电镜(SEM)表征了Cd(Ⅱ)-IICM6和IICM6的结构,使用Langmuir模型和Freundlich模型对其吸附行为进行线性拟合,并结合电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)研究了它们的渗透选择性。结果表明:Cd(Ⅱ)-IICM6对Cd(Ⅱ)的吸附行为符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附过程主要以双分子层吸附和化学吸附为主。在“竞争离子”Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的存在下,Cd(Ⅱ)-IICM6对Cd(Ⅱ)具有良好的渗透选择性,其传质机理符合Piletsky的“门”模型,说明Cd(Ⅱ)-IICM6有望用于复杂样品中Cd(Ⅱ)的分离与富集。