Mo(Ⅵ)離子印跡吸附劑去除水中污染物的研究.pdf

1、隨著環保意識日益增強，人們對重金屬的污染關注也不再局限于那些高毒性的重金屬離子。鉬作為地下水和工業廢水中的主要重金屬之一，正日益受到環保領域的關注。而隨著分子印跡技術的發展，可以選擇性高效吸附、富集目標物的新型吸附材料已成為相關領域研究的熱點。所以本文以Mo(VI)為目標污染物，利用近年來發展迅猛的離子印跡技術，研究開發新型高效的Mo(VI)離子印跡吸附劑。為制備快速、高效和選擇吸附性能良好的Mo(VI)離子印跡吸附劑，本文首次以異煙酸

2、為功能單體，以Mo(VI)為印跡模板分子，以氨基化二氧化硅為支撐體，正硅酸乙酯為交聯劑，采用溶膠–凝膠法制備Mo(VI)離子印跡吸附劑(Mo(VI)oxy ion-imprinted particle,Mo-IIP)。并在不加入模板分子的條件下，以相同方法和步驟制備了(Mo(VI)oxyionnon-imprinted particle,Mo-NIP)，作為對比。
　　本文優化了合成Mo-IIP的原料配比，采用掃描電鏡(SEM)、

3、透射電鏡(TEM)、比表面積分析(BET)、熱重分析(TGA)、能譜分析(EDS)、紅外分析(FTIR)等現代分析手段對Mo-IIP和Mo-NIP進行表征和分析，并通過靜態吸附實驗對吸附劑的吸附性能、選擇識別性能和再生性能進行分析和測試，并提出了可能的離子印跡識別機理。
　　優化后的原料最優比摩爾比為氨基:異煙酸:鉬酸鈉=2:5:1，并且本文采用索氏提取+酸洗的洗脫方法成功的達到了洗脫模板分子的目的。SEM、TEM、EDS、BET

4、、TGA、FTIR的分析結果表明：Mo-IIP單體為規則球型的顆粒，平均粒徑為250~300 nm；Mo-IIP在二氧化硅表面包裹了一層厚約50 nm的絮狀物層；Mo-NIP的形貌結構與Mo-IIP十分相似；印跡作用使Mo-IIP紅外譜圖上吡啶環的一個骨架振動峰的位置發生了偏移；Mo-IIP具有更好的熱穩定性和更多的表面基團；通過BET實驗可知，Mo-IIP和Mo-NIP都為孔徑均勻的中孔材料，孔隙為兩端開口的圓筒孔；Mo-IIP的比表

5、面積為48.9440 m2·g-1，孔體積為0.1349cm3·g-1，平均孔徑為11.1023 nm。
　　Mo-IIP和Mo-NIP的吸附動力學實驗表明，Mo-IIP和Mo-NIP對Mo(VI)離子的吸附過程均符合Lagergren二級動力學模型，說明在吸附過程中存在化學吸附；Mo-IIP和Mo-NIP的初始吸附速率(k2qe2)分別為116.87和14.93μmol·g-1·min-1；兩種吸附劑對Mo(VI)的吸附是一個非

6、均相過程，并且吸附劑表面能量分布不均勻，吸附親和力存在差異；根據Weber-Morris模型可知，顆粒內擴散是吸附過程的限制因素之一。
　　Mo-IIP和Mo-NIP的吸附等溫線實驗表明，Mo-IIP和Mo-NIP對Mo(VI)的吸附行為符合Langmuir等溫吸附模型，為單分子層吸附；Mo-IIP吸附劑的飽和吸附容量為2048.6μmol·g-1，是Mo-NIP的飽和吸附容量的8倍(260.95μmol·g-1)；通過Scatc

7、hard方程的擬合可知，Mo-IIP對Mo(VI)的吸附根據結合能不同分為兩個階段，而Mo-NIP的對Mo(VI)的吸附僅為結合能較低的一個階段。通過對Mo-IIP吸附熱力學特性研究發現，不同溫度下Mo-IIP對Mo(VI)離子吸附過程的焓變?H均小于零，吸附過程為放熱過程；熵變?S均小于零，符合吸附過程的規律；不同溫度下吉布斯函數?G均為負值，說明該吸附過程能自發進行的。
　　單體系和雙體系的選擇性實驗表明，Mo-IIP對Mo(

8、VI)具有極為突出的選擇識別性能；競爭離子的競爭能力強弱為Cr(VI)＞Cu(II)＞Cr(III)＞Zn(II)＞Ni(II)＞Mg(II)；Mo-IIP對Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Ni(II)、Mg(II)和Cr(III)吸附過程均符合Langmuir等溫吸附模型；通過Scatchard方程擬合說明，Mo-IIP對Cr(VI)、Cu(II)、Zn(II)、Ni(II)、Mg(II)和Cr(III)沒有特異性識別。

9、r>　　通過等溫線干擾實驗可知，高濃度競爭離子對吸附等溫線有較強干擾，會降低Mo-IIP對Mo(VI)的飽和吸附容量，但是Mo-IIP對Mo(VI)吸附仍符合Langmuir等溫吸附模型，未受到競爭離子Cu(II)的干擾。通過水中常見離子的干擾實驗可知，當Na+，K+，Cl-，SO42-，NO3-和H2PO4-的濃度在0~300μmol·L-1之間時，不會對Mo-IIP吸附Mo(VI)的過程造成影響；在模擬海水體系中Mo-IIP對Mo(