分子印迹支撑膜的制备及其应用研究

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随着工业的快速发展,含重金属废水的污染问题在全球范围内日益严竣,人们的健康遭到了很大的威励。水源短缺和水环境污染是本世纪所面临的两大问题,因此,科研工作者们正致力于找寻更有效的处理重金属离子废水的方法,从而更为彻底的解决水污染问题。支撑液膜分离技术因分克效果好、低消耗、环境友好、节能,愈加受到科研工作者的重视,但该技术存在选择性较低、膜稳定性差的缺点。
  本文以PVIF膜为支撑体材料制备了Zn(Ⅱ)-MIM和Cd(Ⅱ)-MIM,通过FTIR、XRD、UV-Vis、SEM、XPS、TGA-DTA及CA对MIM的表面形貌,微观结构及性质进行了表征分析,同时探讨了重金属离子在支撑液膜中的传输,主要研究内容如下:
  (1)采用TBP、P204,P507三种萃联剂对Zn(Ⅱ)进行萃取,确定最佳革取剂为P204。单因素实验条件下的最佳迁移条件为:料液相pH为5.0,解析相HCl浓度为5.0mol/L,Zn(Ⅱ)的初始浓度为20×10-4mol/L,溶剂比例为75%。在此条件下,Zn(Ⅱ)的迁移率可达到81.0%。在单因素实验的基础上,采用响应曲面法对影响Zn(Ⅱ)传输的主要因素进行优化,并建立了二次多项式数学模型。结果表明,所建二次模型R2为0.9838,拟合度良好,具有高度显著性。响应曲面所得最佳迁移条件为:料液相pH为4.87、解析相HCl浓度为5.5mol/L、Zn(Ⅱ)浓度为21×10-4mol/L、溶剂比例为95.61%,理论迁移率为81.6%,实际迁移率为84.5%,相对误差为3.6,此模型能够预测Zn(Ⅱ)的实际迁移率。
  (2)采用紫外表面接枝法制备了Zn(Ⅱ)-MIM,讨论了影响Zn(Ⅱ)-MIM制备的因素。获得最佳的制备条件,并通过多种表征手段,研究了Zn(Ⅱ)-MIM的表面形貌、结构及其性能。结果表明,最佳备条件为紫外光引发3h,nn(Ⅱ)∶n(MAA)∶n(EDMA)=1∶5∶30,制备得到的Zn(Ⅱ)-MIM膜孔均匀,孔径约为2um,接触角从114°降到86.6°,亲水性增强,膜的耐化学性能变好,结晶度及规整度变低。在最佳迁移条件下,Zn(Ⅱ)在Zn(Ⅱ)-MIM支撑离子液膜中的渗透迁移系数相比PVDF膜有所提高,迁移率可达80%左右,印迹膜对Zn(Ⅱ)有良好的选择性。
  (3)以Cd(Ⅱ)为模板、MAA为功能单体、EDMA为交联剂、PVDF膜为基膜,采用热引发表面接枝法制备得到Cd(Ⅱ)-MIM,探讨了Cd(Ⅱ)-MIM的制备条件,研究分析了Cd(Ⅱ)-MIM的表面形貌、结构及其性能,并以P507为载体,Cd(NO3)2溶液为料液相,H2SO4为解析相,煤油为膜溶剂,PVDF膜为支撑体构建支撑液膜体系。在单因素实验的基础上,通过响应曲面优化法建立了二次数学模型,优化得到Cd(Ⅱ)在此支撑液膜体系中的最佳迁移条件。结果表明:Cd(Ⅱ)-MIM膜的最佳制备条件为nCd(Ⅱ)∶n(MAA)∶n(EDMA)=1∶6∶30,反应温度60℃,反应时间24h;Cd(Ⅱ)-MIM具有更小的孔径;接触角由112.9°降至108.5°,亲水性增强。于最佳迁移条件下,Cd(Ⅱ)在Cd(Ⅱ)-MIM支撑液膜中的迁移渗透系数相比PVDF膜有所提高,迁移率高达73.5%,印迹膜对Cd(Ⅱ)有显著的选择性。
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