新型聚苯硫醚基螯合树脂制备及对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附

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螯合树脂具有机械强度高、吸附容量大、再生简单、再生率高、重复使用、节约成本等优点,对处理金属离子废水具有得天独厚的优势。本文基于聚苯硫醚(PPS)树脂为骨架材料,利用接枝反应制备了三种具有螯合功能的吸附分离树脂。通过FTIR、TGA、SEM/EDS、Raman以及元素分析等手段对树脂进行表征,同时研究三种树脂对Hg(II)的吸附性能。  (1)以聚苯硫醚树脂为基体,通过氯甲基反应得到氯甲基化的聚苯硫醚树脂(CM-PPS),用硫脲进行接枝反应,制备硫脲树脂(TC-PPS),水解得到巯基螯合树脂(HS-PPS)。通过元素分析得到巯基的含量为2.44 mmol/g。吸附试验表明:在298K,巯基树脂对 Hg(II)的吸附容量在 pH=5时最佳,在静态条件下饱和吸附容量达到210.65 mg/g。吸附动力学实验表明:HS-PPS树脂对Hg(II)的吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线研究表明:Langmuir和Freundlich方程均能很好的拟合HS-PPS树脂对Hg(II)的吸附行为,但Langmuir能更好描述HS-PPS树脂对Hg(II)的热力学行为,拟合所得最大吸附容量与实测值相吻合。吸附机理研究表明对Hg(II)吸附是个吸热自发的过程,颗粒内扩散是主要的吸附控制步骤。  (2)以CM-PPS树脂为基体,通过接枝3-氨基吡啶(AP),制备含有氨基吡啶树脂(AP-PPS)。通过元素分析得到氨基吡啶的含量为1.71 mmol/g。考察了AP-PPS树脂对Hg(II)的吸附性能,吸附试验表明:在298K,氨基吡啶树脂对Hg(II)的吸附容量在pH=4时最佳,在静态吸附条件下饱和吸附容量达到169.06 mg/g。吸附动力学实验表明:AP-PPS树脂对Hg(II)的吸附过程符合准一级动力学方程。吸附热力学研究表明:Langmuir能更好描述AP-PPS树脂对Hg(II)的热力学行为,拟合所得最大吸附容量与实测值相吻合。吸附过程研究表明对Hg(II)吸附主要受到颗粒内扩散影响,整个吸附过程是个吸热自发的。  (3)以CM-PPS树脂为基体,用2-氨基-1,3,4-噻二唑(ATD)进行接枝反应,制备具有N、S杂原子的新型螯合树脂(PPS-ATD)。并探讨了该树脂对Hg(II)、Pb(II)、Cu(II)、Fe(III)金属离子的吸附选择性,发现该树脂对Hg(II)的吸附有优异的选择性。重点考察了该树脂在不同pH、温度、时间及浓度条件下对水溶液中Hg(II)的吸附性能。结果表明:该树脂在298K时,对汞离子的饱和吸附容量达到197.79 mg/g;PPS-ATD树脂对Hg(II)的吸附行为能较好符合Langmuir吸附等温模型;吸附机理研究表明对Hg(II)吸附是个吸热的过程;并使用质量分数为2%硫脲和1 mol/L的HNO3的混合溶液进行解吸再生。PPS-ATD树脂预期在含汞废水资源化治理等领域有较好的应用前景。
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