论文部分内容阅读
水体中金属离子的分离、富集与回收一直以来是研究的热点与重点问题之一。一方面,贵金属日趋减少的矿产储量与日益增长的需求量推动了二次金属资源的回收利用;另一方面,工业废水中的重金属离子需合理分离,以避免危害生态环境和人体健康。高分子吸附纤维/无纺布凭借其优异的吸附能力、力学性能和较强的可操作性,成为颇具应用前景的吸附剂之一。本文以具有代表性的铀酰离子和铂离子作为研究对象,选用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维和聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)皮芯结构无纺布作为基材,通过预辐射接枝技术与化学改性相结合的方法,制备了两种对特定金属离子具有良好富集效果的高分子吸附剂,并对材料的组成、结构、形貌以及吸附性能进行了研究。主要内容如下:(1)通过预辐射接枝技术在UHMWPE纤维表面接枝丙烯腈(AN)与甲基丙烯酸(MAA),后续通过胺肟化和碱处理反应,制备出含有偕胺肟基和羧基的螯合纤维(UHMWPE-AO),以用于模拟含氟含铀废水中铀酰离子的吸附。利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和扫描电镜对改性前后纤维表面的化学结构、元素组成和微观形貌进行分析,证明了吸附剂的成功制备。通过模拟含氟含铀废水中静态吸附实验考察了吸附时间、初始浓度和吸附剂用量对铀吸附效果的影响。结果表明:UHMWPE-AO纤维对铀酰离子的吸附容量可达152 mg/g,吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,吸附过程为单分子层化学吸附;使用2 g/L吸附剂可使模拟废水中铀酰离子的浓度由40 mg/L降至16μg/L,残留铀浓度符合我国含铀废水排放标准(铀含量小于50μg/L)。(2)通过预辐射接枝技术将含有环氧官能团的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝于PE/PP皮芯结构无纺布表面,后续通过聚乙烯亚胺(PEI)的开环改性制得弱碱性无纺布吸附剂(PE/PP-PEI),以用于溶液中铂离子的富集与回收。利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、热重分析仪、扫描电镜分别研究了改性及吸附前后无纺布的化学结构、元素组成、热稳定性和表面形貌。通过铂溶液中静态吸附实验考察了初始pH值、初始浓度、吸附时间、共存离子和吸附剂用量对PE/PP-PEI无纺布的铂吸附性能的影响。结果表明:无纺布吸附剂在pH值为3-6之间具有最佳吸附效果;准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型可较好地描述PE/PP-PEI无纺布对铂离子的吸附,吸附过程为单分子层化学吸附,吸附容量可达485 mg/g;吸附剂在含有Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)等共存金属离子的体系中对Pt(Ⅳ)具有较好的吸附选择性;使用2g/L该吸附剂可将溶液中的铂浓度由105.04 mg/L降至5.12 mg/L,去除率达95.13%;该无纺布吸附剂对Pt-Ni/C催化剂中的铂具有较好的回收效果。