基于MOFs的Pb(Ⅱ)离子印迹聚合物的制备及性能研究

以Pb(Ⅱ)为模板离子,采用沉淀聚合法,以Fe_(3)O_(4)/MIL101(Cr)为金属有机框架材料(MOFs),乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,对MOFs、功能单体、交联剂的用量以及致孔溶剂的种类等实验条件进行优化,制备了一系列Pb(Ⅱ)印迹聚合物[Pb(Ⅱ)-IIPs]及相应的非印迹聚合物(NIPs).结合扫描电镜(SEM)、氮气吸附/脱附(BET)、等温吸附实验、动力学吸附实验等,对较优实验条件下制备的Pb(Ⅱ)-IIP_(8)和NIP_(8)进行结构表征和性能研究.结果表明,Pb(Ⅱ)-IIP_(8)对Pb(Ⅱ)离子具有较大的吸附容量和较高的印迹因子,有望成为一种新型Pb(Ⅱ)离子吸附分离材料.

磁性铅离子印迹聚合物的制备及性能研究

以磁性凹凸棒土(ATP-Fe_(3)O_(4))为载体、Pb(Ⅱ)为模板、甲基丙烯酸为功能单体、水杨醛为交联剂制备了磁性铅离子印迹聚合物(MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)),采用X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征,并考察了该材料对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附性能。表征结果显示:MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)具有软磁材料特性,在外加磁场作用下,能够快速实现固液分离。实验结果表明:在Pb(Ⅱ)质量浓度10 mg/L、MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)加入量0.08 g/L、pH 5.0、温度298 K的条件下,吸附8 h后,MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)对Pb(Ⅱ)的吸附量为105.38 mg/g;MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)对Pb(Ⅱ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,该吸附过程以化学吸附为主,是自发的、吸热过程;在Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)或Zn(Ⅱ)的二元混合溶液中,MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)对Pb(Ⅱ)具有良好的识别选择性。

磁性离子印迹聚合物的制备及其对水中Pb(Ⅱ)的吸附

以铅离子为模板离子、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈为交联剂和引发剂、稀盐酸为洗脱剂,采用微波辅助反相乳液悬浮聚合法,制备了磁性离子印迹聚合物(MIIP),通过SEM、FTIR、XRD和BET技术对其进行了表征,并将其用于水中Pb(Ⅱ)的吸附。在初始质量浓度60 mg/L、溶液pH 6、吸附温度303 K、吸附时间60 min的优化条件下,MIIP对Pb(Ⅱ)的吸附量可达107 mg/g。MIIP对Pb(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。MIIP能够选择性识别二元金属离子混合溶液中的Pb(Ⅱ),具有很好的Pb(Ⅱ)识别和吸附能力。在重复使用5次后吸附性能没有明显变化,表明MIIP具有良好的重复使用性能。

介孔SiO2纳米球为载体的Pb（Ⅱ）印迹聚合物吸附性能研究

以壳聚糖为单体,介孔SiO2纳米球为载体,3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为交联剂制得Pb(Ⅱ)印迹聚合物,用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对其形态进行表征,用原子吸收分光光度计研究其吸附和洗脱等条件对聚合物吸附性能的影响。结果表明:最佳吸附酸度为pH=5~6;最佳静置吸附时间为4~6h,最佳Pb2+初始浓度为160~240mg/L;吸附动力学结论表明吸附速率符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir吸附模型;用2.0mol/L硝酸溶液进行洗脱,洗脱率达到99.60%;常见干扰离子基本不干扰吸附富集测定。

磁性Pb(Ⅱ)表面印迹聚合物(Fe_3O_4/GO-IIP)的制备及谱学表征

吸附法处理含铅废水因其经济性备受关注。开发可回收的专一性Pb(Ⅱ)吸附材料是高效处理含铅废水和实现铅回收的关键。结合氧化石墨烯(GO)的强吸附性、Fe_3O_4的磁性和表面印迹技术,以氧化石墨烯负载四氧化三铁(Fe_3O_4/GO)为载体,硝酸铅为模板离子,甲基丙烯酸(MAA)及水杨醛肟(SALO)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂制备了磁性Pb(Ⅱ)表面印迹材料(Fe_3O_4/GO-IIP),并探讨其重复利用性和对Pb(Ⅱ)的专一性吸附性。结合XRD,SEM,FTIR等谱学方法,对Fe_3O_4/GO-IIP进行表征,并分析其对Pb(Ⅱ)的吸附机理。以Fe_3O_4/GO-IIP作为吸附剂选择性去除水溶液中的Pb(Ⅱ),结果表明,Fe_3O_4/GO-IIP对Pb(Ⅱ)具有很好的亲和性,反应在5min内,对初始浓度10mg·L-1的Pb(NO3)2的去除率达到70%,反应在20min左右达到吸附平衡。准二级吸附动力学和Langmuir吸附等温线能较好的表达其吸附过程。TEM和SEM图谱证明了Fe_3O_4均匀地分散在GO表面,粒径为10~20nm,Fe_3O_4/GO-IIP表面存在Pb(Ⅱ)印迹孔穴,增强其对Pb(Ⅱ)的选择吸附性;在竞争离子[Cd(Ⅱ),Zn(Ⅱ),Cu(Ⅱ)]存在条件下,Fe_3O_4/GO-IIP对目标污染物Pb(Ⅱ)的选择性系数比非印迹吸附材料(NIP)提高2~5倍;XRD和FTIR谱图分别从晶相结构和官能团证明了Fe_3O_4/GO-IIP的成功合成。对制备材料进行磁分离后洗脱再利用,结果表明Fe_3O_4/GO-IIP具有良好的重复利用性。该结果对于含铅废水处理和铅回收具有重要的意义。

铅离子印迹聚合物对Pb^(2+)的选择性吸附研究

针对日益严重的水体重金属污染及工业废水处理问题,利用一种由1,12-十二烷-O,O′-二苯基磷酸(DDDPA)和4-乙烯基吡啶作为双功能单体得到新型铅离子印迹聚合物微球,对其吸附及识别性能展开研究,结果表明,铅离子印迹聚合物微球对水中Pb2+有着良好的吸附性能,当溶液pH>5时,就能保持很高的吸附效率.选择性吸附试验研究发现,当共存金属阳离子为Zn2+,Co2+,Ni 2+时,铅离子印迹聚合物微球对目标Pb2+的选择性较好,试验条件下的选择吸附系数分别为86.6,53.0和46.5;铅离子印迹聚合物对Cr3+和Cu2+具有一定的吸附能力,试验条件下的选择吸附系数分别为20.8和9.5.对铅离子印迹聚合物微球的洗脱试验结果表明,洗脱含微量Pb2+的吸附剂时使用低浓度的HNO3就能达到100%脱附.经HNO3脱附后的吸附剂对水中Pb2+的单位饱和吸附量仍然可达90.9mg·g-1,为吸附剂的重复使用提供了依据.

铜(Ⅱ)离子印迹聚合物的吸附行为及其机理研究

在醋酸溶液中,以Cu(Ⅱ)离子为模板,壳聚糖为功能单体,γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为偶联剂,利用表面分子印迹技术和溶胶-凝胶法制备了Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物。采用傅立叶变换红外光谱、紫外光谱等手段对Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物的性质和结构进行了表征。并以其为固相萃取吸附剂,用火焰原子吸收法(FAAS)考察了溶液酸度、吸附时间、吸附剂用量等对聚合物吸附性能的影响。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)研究了聚合物对由Cd(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)组成的混合溶液中Cu(Ⅱ)的选择性和吸附容量,最后探讨了Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物的印迹机理。结果表明,在pH 5的条件下,0.3 g Cu(Ⅱ)离子印迹和非印迹聚合物的饱和吸附容量分别为50.3 mg/g和20.1 mg/g,且Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物具有较高的选择性。

铅离子印迹聚合物吸附Pb^(2+)动力学和热力学研究

采用沉淀聚合法制备了铅离子印迹聚合物,研究印迹聚合物对Pb2+的吸附性能,讨论了吸附过程的动力学和热力学特征。结果表明,在20 m L质量浓度10.0 mg/L的Pb^(2+)溶液中,溶液p H为6、温度为30℃、投加量为120 mg,吸附平衡时间为6 h的条件下,铅离子印迹聚合物对Pb2+去除率达到98.4%。吸附动力学过程可以采用准1级动力学方程描述。温度对吸附效果有影响,在20℃时,等温吸附过程采用Langmuir模型描述比较合理;在30℃和40℃的等温吸附过程采用Langmuir和Freundlich模型均可进行描述。对吸附热力学参数ΔG、ΔH和ΔS的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程。

耐铅产絮克雷伯氏菌胞外聚合物EPS-07吸附水中Pb(Ⅱ)的特性

研究抗铅产絮菌株B-07胞外聚合物EPS-07作为吸附剂处理含Pb(Ⅱ)的废水的吸附性能。结果表明:当吸附时间为80 min,pH为5.5,吸附剂用量为0.8 g/L,溶液中Pb(Ⅱ)初始浓度为50 mg/L时,EPS-07对铅离子的吸附平衡容量为61.5 mg/g。吸附等温式能较好地用Langmuir模型表达,吸附动力学很好地符合准二级动力学模型。FT-IR结果表明,EPS-07与Pb(Ⅱ)的作用过程中,主要是羟基、羧基等基团参与了吸附作用。SEM观察显示EPS-07表面结构比较松散,EPS-07与Pb(Ⅱ)作用后,其表面变得致密并有结晶沉淀物出现。EDS图出现了Pb元素峰,表明Pb(Ⅱ)被吸附到EPS-07上面。

表面铅(Ⅱ)印迹聚合物的制备及其分离富集性能研究

以铅(Ⅱ)为印迹离子,以3-氨基丙基-三乙氧基硅烷为功能单体,用表面印迹技术在纳米TiO2/SiO2表面聚合形成铅(Ⅱ)印迹聚合物。试验结果表明:在静态吸附条件下,铅(Ⅱ)印迹聚合物对铅(Ⅱ)的吸附量为非印迹聚合物吸附量的3倍。控制富集的含铅(Ⅱ)样品溶液pH为4,体积最大为200mL,通过柱的流量为1.0mL·min-1。用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定了洗脱液中的铅量。方法的检出限(3s)为0.09μg·L-1。以湖水样品为基体,用标准加入法做回收试验,测得回收率在95.6%~98.1%之间。应用所提出方法分析了2种国家一级标准物质,测得铅含量与认定值一致。

配体辅助Ni(Ⅱ)离子印迹材料的制备及性能

采用沉淀聚合法,以Ni(Ⅱ)离子为模板离子,邻氨基吡啶为配体,丙烯酰胺为功能单体,系统优化印迹条件,制备一系列Ni(Ⅱ)离子印迹聚合物Ni(Ⅱ)-IIP_(1-20)及相应的非印迹聚合物Ni(Ⅱ)-NIP_(1-20)。采用SEM(扫描电镜)、FT-IR(红外光谱)等对较优条件下制备的Ni(Ⅱ)-IIP_(3)及Ni(Ⅱ)-NIP_3进行结构表征,通过动力学吸附实验和等温吸附实验等进一步探究其吸附行为。结果表明:Ni(Ⅱ)-IIP_3对Ni(Ⅱ)离子的平衡吸附量达109.48 mg/g,印迹因子为3.70,是典型的介孔材料。其表面存在吸附Ni(Ⅱ)离子的特异性印迹孔穴,吸附行为更符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。此外,在“竞争离子”Co(Ⅱ)离子存在的条件下,Ni(Ⅱ)-IIP_3对Ni(Ⅱ)离子仍具有较强的吸附能力和良好的吸附选择性,是一种性能优异的新型吸附材料。

诺氟沙星-锌(Ⅱ)水醇体系中印迹聚合物的制备及印迹方式

以诺氟沙星与锌离子的配合物为模板分子,采用N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在水醇溶剂中成功地制备了诺氟沙星-锌(Ⅱ)分子印迹聚合物。采用紫外,红外对其金属配合方式进行了研究。结果表明,锌离子是通过与诺氟沙星中3位的羧基、4位的酮基及4-乙烯基吡啶的N原子形成三元配合物而进行金属印迹作用。等温吸附与选择性识别实验结果表明,金属存在下聚合物的吸附性能最佳,制备的聚合物对氧氟沙星及酮洛芬的分离因子分别为1.86和2.16。

利用沉淀聚合法制备胡黄连苷Ⅱ分子印迹聚合物的研究

目的为了制备胡黄连苷Ⅱ的分子印迹聚合物,评价其形貌和吸附能力。方法以胡黄连苷Ⅱ为模板,采用沉淀聚合法制备胡黄连苷Ⅱ的分子印迹聚合物,观察其形貌,并进行静态吸附实验,对实验结果进行Scatchard分析。结果合成的聚合物微球表面较光滑,大小较均匀,Scatchard分析得出胡黄连苷Ⅱ分子印迹聚合物的最大表观结合位点数Qmax=3.02μg/mg,聚合物-目标分子复合物的解离常数Kd=0.024 g/L。结论利用沉淀聚合法可以形成形貌和靶向吸附能力均较好的胡黄连苷Ⅱ分子印迹聚合物,可用于从中药粗提物中靶向分离胡黄连苷Ⅱ及其结构类似物,有利于减少中药提取分离过程中有机溶剂的使用、环境友好、操作简便,为中药胡黄连苷Ⅱ的高效分离提供了新的方法。

钯(Ⅱ)离子印迹聚合物的制备及其对钯(Ⅱ)离子的分离和富集性能

以钯(Ⅱ)离子作为印迹离子,采用硅胶表面修饰技术,合成了钯(Ⅱ)离子印迹聚合物,并研究了离子印迹聚合物和非印迹聚合物对钯(Ⅱ)离子的分离富集特性,结果表明:对钯(Ⅱ)离子的富集,离子印迹聚合物与非印迹聚合物的吸附量分别是26.71 mg.g-1和10.13 mg.g-1,这说明离子印迹聚合物比非印迹聚合物对印迹离子的选择性高得多。提出以此作为钯(Ⅱ)离子的富集方法与电感耦合等离子体原子发射光谱法测定相结合,分析了两件地质标准物质,测得钯的含量与标准值一致。

Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物微球制备及其性能

饮用水中的重金属是给水处理面临的主要问题之一。以甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDGMA)为交联剂,甲苯为溶剂,应用反相微乳液聚合方法,制备了Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物微球。运用扫描电子显微镜和红外光谱仪等对该印迹聚合物微球进行表征,表明该聚合物微球外观形貌和内部孔隙清晰分明,对水中的重金属Cu(Ⅱ)离子具有良好的识别和吸附性能。

Cu(Ⅱ)-8-羟基喹啉印迹聚合物的合成与吸附性能研究

本文以甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,Cu(Ⅱ)和8-羟基喹啉形成的配合物为模板分子,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,通过反相微乳聚合法(W/O/W)合成了Cu(Ⅱ)-8-羟基喹啉印迹聚合物,用比色法和火焰原子吸收分光光度计对Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物吸附Cu(Ⅱ)离子进行定性定量分析.考察了溶液的pH,吸附时间,吸附温度,及初始浓度的影响,pH为7.0时吸附量最大,吸附过程在60min左右达到平衡,吸附动力学可以用假二级吸附速率方程描述,在25℃到45℃范围内,吸附量随着温度的增大而增大,吸附等温线结果表明Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物对Cu(Ⅱ)离子的吸附服从Langmuir模型,最大吸附量分别为16.19 mg/g(25℃),17.14mg/g(35℃),19.33 mg/g(45℃).选择性试验的结果表明Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物对Cu(Ⅱ)离子具有较好的选择识别能力,能够用于大多数金属离子共存时选择性吸附痕量Cu(Ⅱ)离子.

钴离子(Ⅱ)印迹聚合物的制备及性能研究

采用沉淀聚合法,以丙烯酰胺(AM)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,对致孔溶剂的种类及用量、功能单体及交联剂的用量等实验条件进行了优化,分别制备了16种钴离子(Ⅱ)印迹聚合物(Co(Ⅱ)-IIPs)及相应的非印迹聚合物(NIPs).平衡吸附实验结果表明,最佳条件下制备的印迹聚合物Co(Ⅱ)-IIP6具有较大的吸附容量和较高的印迹因子.用扫描电子显微镜(SEM)及氮气吸附(BET)对Co(Ⅱ)-IIP6及相应的非印迹聚合物NIP-6的外部形态和内部结构进行了表征;并结合电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析了Co(Ⅱ)-IIP6的吸附性能及吸附选择性.结果表明,与NIP-6相比较,Co(Ⅱ)-IIP6对Co(Ⅱ)具有较强的吸附能力和较好的吸附选择性.说明Co(Ⅱ)-IIP6对Co(Ⅱ)有较好的选择识别能力,有望用于实际样品中Co(Ⅱ)的分离富集.

热活化-碱激发法制备尾煤基地质聚合物及吸附Pb(Ⅱ)试验研究

为将排放量巨大的煤基固体废弃物尾煤资源化合理利用,以浮选尾煤为原料,通过热活化-碱激发法制备了尾煤基地质聚合物(Tail Coal Based Geopolymer,TGP)。考察了热活化温度对TGP吸附Pb(Ⅱ)容量的影响,通过SEM、XRD、FTIR、BET等材料表征分析了TGP的物理化学性质,并进行了TGP对Pb(Ⅱ)吸附行为的探讨。结果表明:800℃热活化后的TGP对Pb(Ⅱ)吸附效果最佳,吸附量达228.57 mg/g,远高于原尾煤的吸附量64.48 mg/g,是原煤的6倍;在第六次使用后所有TGP的吸附量均达到最高吸附量的80%以上;当活化温度在600℃以下时,尾煤中的硅铝利用率较低,当活化温度达到600℃以上时,TGP全部转化为非晶态物质,硅铝元素得到充分利用;浮选尾煤以粒径大小不一,结构疏散的不规则颗粒为主,尾煤表面粘附着很多粉末状颗粒,经热活化-碱激发法改性后,原尾煤结构消失,呈现粗糙疏松的凝胶状;在温度为800℃时已经脱出羟基、晶体结构被破坏、产生相变,在1104 cm^(-1)处的吸收峰是属于Al-O/Si-O不对称伸缩振动,在683 cm^(-1)及以下的吸收峰是由于四面体结构中TO(T=Si或Al)键的对称伸缩和弯曲振动引起,该峰标志着地质聚合物凝胶的形成;TGP的比表面积相较于原尾煤增大了9倍;TGP对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,等温吸附符合Langmuir模型,TGP对Pb(Ⅱ)的吸附是吸热自发过程。综上,浮选尾煤制备TGP具有原料利用率较高,孔隙结构较发达,吸附性能较好等优点,具有良好的潜在工业应用价值。

镉离子(Ⅱ)印迹聚合物的制备及性能研究

为有效应对环境中重金属镉的污染问题,文中采用沉淀聚合法,以Cd(Ⅱ)为印迹离子,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,通过对印迹聚合体系的条件进行系统优化,制备了系列镉离子印迹聚合物(Cd(Ⅱ)-IIPs)及相应的非印迹聚合物(NIPs),同时在竞争离子的存在下,考察了其对Cd(Ⅱ)的吸附效果及识别选择性。结果表明:以4-乙烯基吡啶(4-VP)为功能单体,模板与功能单体和交联剂的摩尔比为1∶4∶30时,制备的聚合物(Cd(Ⅱ)-IIP_(9))对Cd(Ⅱ)的吸附效果最好。吸附过程主要以准二级动力学为主,更符合Freundlich多层吸附行为,吸附量为529.73 mg/g,印迹因子达1.87。说明与非印迹聚合物NIP 9相比,Cd(Ⅱ)-IIP_(9)对Cd(Ⅱ)具有较高的吸附量和良好的识别选择性,有望用于环境中Cd(Ⅱ)的分离去除。

携带季铵阳离子的铜(Ⅱ)离子印迹聚合物制备及吸附性能研究

以N,N-二甲基烯丙基胺,5-氯甲基水杨醛及邻氨基苯酚为原料合成5-[氯化(N,N-二甲基-N-烯丙基铵基)甲基]水杨醛缩邻氨基苯酚(DMAA-QAs-HAE),之后以甲基丙烯酸甲酯为共聚单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,采用悬浮聚合法,制得携带季铵阳离子的铜(Ⅱ)离子印迹聚合物[Cu(Ⅱ)-IIPs]。实验结果表明:在pH=4,铜(Ⅱ)离子初始浓度为800mg/L,25℃,吸附15min,Cu(Ⅱ)-IIPs对铜(Ⅱ)离子的最大吸附量可达52.78mg/g,对干扰离子Fe^(3+)、Pb^(2+)、Cd^(2+)和Ni^(2+)都有良好的选择吸附性能。