论文部分内容阅读
重金属污染物具有难降解性、生物富集性和生物毒害性的特点。现有的常规重金属处理技术有混凝沉淀法、化学沉淀法、电解法、离子交换法与活性炭吸附法，这些方法都存在相应的不足之处。本文制备了一种新型异羟肟酸基螯合树脂，系统研究了新型螯合树脂对铜、铅和镉离子的吸附行为和机理，阐明水体pH值、碱土金属离子和天然有机质对树脂吸附性能的影响，并揭示新型螯合树脂在双组份重金属离子体系中的竞争吸附作用机理，为自制新型螯合树脂在重金属废水中的治理应用提供理论指导。 本研究主要内容包括：⑴以丙烯酸甲酯为单体，二乙烯苯为交联剂，通过悬浮共聚反应制备树脂微球RYX。RYX经后续化学修饰反应（化学修饰反应时间12h、反应温度55℃、胺解试剂浓度4％）合成新型异羟肟酸基螯合树脂YX-1，并采用扫描电子显微镜、元素分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、固体核磁共振仪和全自动比表面和孔隙度分析仪对合成的树脂进行表征，结果表明，新型螯合树脂含有异羟肟酸基团，其含量为5.44mmol/g；⑵新型螯合树脂YX-1对铜、铅和镉离子的吸附容量高于现有文献报道的吸附剂，Langmuir吸附等温方程可以很好地拟合吸附等温线，其对铜、铅和镉离子最大单层饱和吸附量分别为2.446mmol/g、2.793mmol/g和2.638mmol/g。准一级和准二级吸附动力学方程均能很好地模拟吸附过程，膜扩散和颗粒内扩散过程均为控制吸附速率的主要因素。吸附热力学参数表明新型螯合树脂YX-1对铜、铅和镉离子的吸附是熵推动的自发吸热反应。XPS分析表明树脂上的异羟肟酸基团对重金属离子的螯合作用是YX-1树脂吸附重金属离子的主要机理；⑶动态小柱（高径比为8∶1）吸附穿透曲线表明，进水浓度为2mmol/L，流速5BV/h，铜、铅和镉离子的吸附穿透点（出水中重金属离子浓度达到进水浓度的5％）分别出现在405BV、470BV和265BV，其对三种重金属离子的单位质量吸附量分别为73.03mg/g、485.79mg/g和202.98mg/g，吸附饱和后的树脂可用0.1M的EDTA二钠盐溶液进行脱附，脱附率高于95％；⑷升高温度有利于提高树脂YX-1对重金属离子的吸附量，降低溶液pH值会抑制YX-1对重金属离子的吸附。溶液中共存高浓度钙、镁离子会降低新型螯合树脂对重金属离子的吸附容量，且镁离子对树脂吸附性能的影响小于钙离子，而溶液中天然有机质对新型螯合树脂吸附铜、铅和镉离子几乎没有影响；⑸双组份重金属离子体系下，由于两种重金属离子对吸附位点的直接竞争作用，导致树脂YX-1对两种共存重金属离子的平衡吸附量均低于单组份体系下的平衡吸附量，且新型螯合树脂对共存重金属离子存在吸附选择性差异，其中吸附选择性高的重金属离子可以将已经吸附在树脂上但吸附选择性低的重金属离子置换下来。新型螯合树脂对三种重金属离子的吸附选择性满足Pb(Ⅱ)＞ Cu(Ⅱ)＞ Cd(Ⅱ)的顺序，这可以从不同重金属离子的离子特性参数进行很好地解释。