系列多胺类螯合树脂的合成及其对重金属离子选择性吸附研究

通过胺化反应合成了系列多胺类螯合树脂,其中优选的PAMD树脂对于Cu(Ⅱ)的吸附容量高达2.24mmol/g,是商业树脂S984的1.3倍。通过对比PAMD树脂在Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)体系、Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)体系和Zn(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)体系中的吸附行为,发现其吸附选择性遵循Cu(Ⅱ)Zn(Ⅱ)Ni(Ⅱ)。Extended Langmuir模型对双组份吸附行为模拟吻合程度较高。PAMD树脂对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的选择性系数最高达1177.13,远高于同初始浓度的Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的选择性系数9.22。在重金属离子共存体系中,各离子相互作用表现为对吸附活性位点的直接竞争效应以及阴离子的促进效应。     

吡啶类螯合树脂对Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)吸附分离特性的研究

以自合成的氨基吡啶(ANA)树脂为吸附剂,研究其对单组分重金属离子的吸附行为和在双组分体系中对目标重金属离子的分离去除能力。单组分静态吸附实验结果表明,在pH值为5条件下,ANA树脂对Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附容量分别达到1.022mmol/g和0.446mmol/g。静态吸附等温线和动力学过程可采用Langmuir方程和Lagergren二级动力学方程进行拟合。在Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)双组分体系下,Cu(Ⅱ)的吸附量较单组分大,高浓度Ni(Ⅱ)条件下,Cu(Ⅱ)在ANA树脂上具有更好的吸附选择性能。前222BV、248BV出水中,Ni(Ⅱ)纯度分别高达100%、99.999%,经简单浓缩处理即可进行回收利用,为树脂在高纯金属制备技术中的应用提供理论指导和技术支持,同时在有色金属资源的深度提纯和高级应用中具有重要的经济和战略意义。     

典型含氮螯合树脂对铜镍离子吸附分离特性的研究

选择典型含氮螯合树脂IRC747作为高选择性吸附剂,系统研究其对单组份及双组份Cu(II)与Ni(II)的吸附分离行为。单组份静态实验结果表明,静态吸附等温线和动力学过程可以采用Langmuir方程和Lagergren二级动力学方程拟合。通过分析吸附作用前后树脂理化结构,推测螯合树脂与重金属离子的配位结合形式是以N原子和磷酸羟基上的O原子组成的五元环,并通过DFT理论模型进行了计算验证。在Cu(II)/Ni(II)双组份体系中,Cu(II)和Ni(II)的竞争吸附行为可用Extended Langmuir模型较好地描述。高浓度Ni(II)条件下,Cu(II)在IRC747树脂上有更好的吸附选择性能,在前230BV、245BV出水中,Ni(II)纯度分别高达100%、99.999%,经过简单的电解浓缩处理后可回收利用,并设计高纯镍制备工艺流程,为树脂在高纯金属制备方面提供了理论和技术上的支持。     

基于磁性树脂吸附的复合污染物共去除行为与机制研究

电镀废水是典型复合污染废水,其中重金属离子、表面活性剂、络合剂等多种污染物共存。本文选取电镀工艺中常用的添加剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以及络合剂柠檬酸钠(CA)为研究对象,使用自主研发的新型磁性强碱树脂NDMP对有机酸吸附动力学、吸附等温线进行了研究,同时考察了溶液条件(p H值、重金属等)对吸附的影响。研究表明,NDMP树脂对2种有机酸的吸附等温线均符合Langmuir模型,说明有机酸在树脂上的吸附是单层吸附,303K下NDMP对SDBS和CA的最大吸附量Q0分别为2.97mmol/g和0.959mmol/g。通过研究Cu(Ⅱ)与SDBS和CA复合组分在树脂上的吸附行为,结果表明,NDMP能同时吸附CA-Cu(Ⅱ)的复合组分,且随着p H值的升高吸附量增大,当p H3时,CA-Cu(Ⅱ)组分中Cu(Ⅱ)主要以[Cu(Ⅱ)-Citrate]-实现与CA在树脂上的共吸附。     

氨基乙酸类螯合树脂对高盐重金属离子废水的高效无害化处理技术研究

以自制的氨基乙酸螯合树脂(NDC-AA)为吸附剂,分别研究其对Ni(II)的静态和动态吸附性能。静态吸附实验结果表明,在p H=5时,NDC-AA对Ni(II)的吸附量达到0.654mmol/g。静态吸附等温线和动力学过程可采用Langmuir方程和准二级动力学方程进行拟合。通过研究共存盐体系下NDC-AA树脂对Ni(II)的吸附规律,发现NDC-AA相比于商用树脂Amberlite 747和D001具有更好的耐盐性。动态吸附实验结果表明,NDC-AA树脂在处理实际废水时优选2BV/h的吸附流速。采用质量分数为4%的盐酸对吸附后树脂进行再生,多次再生后树脂吸附效果稳定。可见,NDC-AA树脂可应用于高盐重金属离子废水的高效无害化处理。     

基于原子转移自由基聚合制备新型螯合树脂及其吸附性能

以氯甲基化聚苯乙烯树脂(CMPS)为基质, 通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)反应将聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)接枝到树脂表面, 再与亚氨基二乙酸(IDA)反应, 制备了一种新型螯合树脂. 采用红外光谱、 元素分析及比表面积与微孔分析仪对其结构进行表征. 树脂表面甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝量和IDA含量及对Ni(Ⅱ), Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附容量均随聚合时间的延长而增大, 聚合时间为18 h时, 最大吸附容量分别为1.29, 1.19和0.83 mmol/g. 结果表明, SI-ATRP是制备高吸附容量及吸附容量可控的螯合树脂的可行方法.     

Cu(Ⅱ)负载疏松多孔型羟胺改性聚丙烯腈-衣康酸对水中微量砷的吸附

以丙烯腈和衣康酸为原料合成了聚丙烯腈-衣康酸[P(AN/IA)],与盐酸羟胺反应得到偕胺肟基聚丙烯腈-衣康酸[AO-P(AN/IA)],进一步与Cu(Ⅱ)配位得到Cu(Ⅱ)负载偕胺肟基聚丙烯腈-衣康酸[AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)]聚合物配体交换树脂。通过红外光谱和扫描电镜对AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)的结构进行了表征,并研究了AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对砷的吸附性能。AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)在p H 3时对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)有最大吸附量,分别为0.56mg/g和0.51mg/g。AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程均符合拟二级动力学方程,遵循Langmuir吸附等温式。尽管存在干扰离子,AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附选择性仍然比较好。吸附(固定床)实验表明,AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对含砷模拟废水具备优良的分离与重复使用性能。     

硫脲树脂的合成及其对金属离子的吸附性能

采用双(异硫氰酸甲酸)丁二酯分别与二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺单体进行加聚反应制得4种主链上含有硫脲基团的新型螯合树脂PETU-Ⅰ～PETU-Ⅳ。红外光谱分析表明,树脂中存在硫脲基团,树脂热稳定性和溶胀性能良好。用静态吸附法研究了PETU树脂对金属离子的吸附性能,4种树脂对Au(Ⅲ)的吸附容量分别为2.48、2.68、4.74和6.44mmol/g,对Ag(Ⅰ)的吸附容量分别为2.15、3.53、3.74和3.98mmol/g,对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)等金属离子吸附容量低于0.36mmol/g;PETU-Ⅳ对Au-Cu和Au-Zn的分离因子>1000,PETU-Ⅱ对Ag-Cu和Ag-Zn的分离因子>10,说明树脂对Au(Ⅲ)、Ag(Ⅰ)具有较高的吸附容量和优良的吸附选择性。PETU-Ⅳ树脂重复使用5次,吸附容量无明显下降,说明树脂具有良好的重复利用性能。     

二硫代氨基甲酸酚醛型螯合树脂的合成及其对Ag~+的吸附性能研究

以乙二醇单苯醚-甲醛负载三乙烯四胺螯合树脂(PB-TETA)为前驱体,经氨基与二硫化碳反应,得到含二硫代氨基甲酸基酚醛型螯合树脂(PB-TETA-CS2)。对所制备的新型螯合树脂进行了红外光谱和元素分析等表征,研究了树脂对Ag+、Hg2+、Cu2+、Pb2+和Ni2+等金属离子的静态饱和吸附量及树脂对Ag+的动力学及热力学吸附性能。结果表明,该树脂对Ag+的吸附量最高;pH=4时的最大吸附量为0.18mmol/g。树脂对Ag+的吸附受液膜扩散控制,等温吸附过程符合Langmuir单分子吸附模型。     

新型多胺螯合树脂对Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

通过二乙烯三胺改性反应成功制备了多胺螯合树脂(DA),以Cu(Ⅱ)为吸附质研究了该树脂对重金属离子的吸附性能。实验结果表明该树脂对Cu(Ⅱ)的吸附符合二级动力学模型,吸附为熵推动的自发吸热过程。Langmuir方程和Freundlich方程均能较好地描述其吸附过程,但Langmuir方程拟合的效果更好。在pH=5时,DA树脂对Cu(Ⅱ)的饱和吸附量达到1.360mmol/g,超过了商用树脂S984,表现出良好的吸附性能,有潜在的应用价值。     

EDTA对新型多胺螯合树脂选择性吸附Cu(Ⅱ)的影响机制

结合溶液体系Cu-EDTA形态分析,研究了广泛pH值下EDTA对多胺螯合树脂(PAMD)选择性吸附Cu(Ⅱ)的影响规律。酸性条件(2.0pH7.0)下,随pH值升高,Cu(Ⅱ)的吸附量先增大后减小,显示出受游离EDTA离子形态变化的明显影响,这与阴离子络合态铜(CuHEDTA-和CuEDTA~(2-))与质子化氨基的静电作用相关。碱性条件(7.0pH12.0)下,随pH值升高,Cu(Ⅱ)的吸附量逐步增大并趋于稳定,这主要是因为作用机制由去质子化氨基与EDTA络合态铜形成三元络合物(7.0pH9.5)转变为去质子化氨基直接置换EDTA络合态铜中EDTA配体的方式(9.5pH12.0),进而增加了PAMD树脂对Cu(Ⅱ)的选择性吸附性能。另外,无机盐离子促进了PAMD树脂对EDTA络合态铜的配体置换作用,提高了Cu(Ⅱ)的选择性吸附性能。在盐、碱共存体系中Cu(Ⅱ)对EDTA的选择性系数高达73.1,可作为常见有机络合重金属离子选择性去除的新方法。     

聚苯乙烯负载2-氨基-5-乙基-1,3,4-噻二唑螯合树脂的合成及其吸附性能

以氯甲基化聚苯乙烯 (PS)、一缩二乙二醇 (DEG)、二缩三乙二醇 (TEG)为原料,通过亲水性悬臂将杂环功能基2-氨基5-乙基-1,3,4-噻二唑 (AETZ) 引入到聚苯乙烯-二乙烯苯母体中,合成了两种新型螯合树脂 (PS-DEG-AETZ,PS-TEG-AETZ),并对两种树脂进行了红外光谱和元素分析表征.测定了该树脂对Cu2 、Pb2 、Zn2 、Ag 、Hg2 等金属离子的吸附性能.结果表明,PS-DEG-AETZ,PS-TEG-AETZ对Hg2 、Ag 的静态吸附量分别为0.41mmol/g和0.30mmol/g,对Cu2 、Pb2 、Zn2 的吸附量为零,表现出很好的吸附选择性,亲水性悬臂长度的增加有利于树脂吸附量的增加.     

新型支化聚乙烯亚胺螯合树脂的制备及吸附性能研究

在聚乙烯亚胺(PEI)的胺基上接枝4种不同的侧链,制备出4种新型的螯合树脂。研究这些螯合树脂对重金属离子Hg(II)、Cd(II)、Co(II)、Cu(II)、Zn(II)、Pb(II)、Mg(II)的吸附性能以及选择性吸附,并对温度对Cu(II)的最大吸附量的影响进行了研究。结果表明:新型的螯合树脂对Hg(II)有很好的吸附性能和吸附选择性,对Cu(II)、Cr(III)重金属离子也有较好的吸附性能,随着温度的升高,树脂对金属离子的吸附量逐渐上升。     

酚醛基质苯并咪唑螯合树脂的合成及配位性能

通过1,4-对苯二酚二缩水甘油醚和2,2′-二苯并咪唑二乙胺反应合成四苯并咪唑单体(TBMZ),经甲醛等缩合生成酚醛聚合物为基质的苯并咪唑螯合树脂(PTBMZs)。 新型螯合树脂配基含量达2.1~3.02 mmol/g。新树脂及其单体结构经13C核磁共振谱、FT-IR红外光谱、元素分析和DSC分析确证。 测定了Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+和Co2+氯化物在pH值为1.0~6.0的缓冲溶液中的配位容量。 实验结果表明,该类螯合树脂对Cu2+有高度的选择性,KCuX≥4.3非竞争条件下,PTBMZ-1的最大配位容量为1.15 mmol/g(pH=5.0,Cu2+),PTBMZ-2的最大配位容量为0.97 mmol/g(pH=5.0,Cu2+),配基占有率分别为35.9%,33.4%。 PTBMZ-1树脂对Cu2+吸附较快,t1/2=21 min。 电子顺磁共振谱和FT-IR光谱分析结果表明,形成n(金属离子)∶n(配基)=1∶2的螯合物为主。     

环硫氯丙烷与氨反应合成巯基胺型螯合树脂及其吸附性能的研究

用环硫氯丙烷与氨水(或氨气)反应合成了一类新的巯基胺型螯合树脂。这类树脂对贵金属Ag(Ⅰ)、Au(Ⅲ)、pt(Ⅳ)等具有较好的吸附性能。在Ag(Ⅰ)—Cu(Ⅱ)—Zn(Ⅱ)—cd(Ⅱ)的混合溶液中,树脂只吸附Ag(Ⅰ),说明该树脂具有良好的吸附选择性。     

超分子螯合树脂--杯[4]芳烃接枝纤维素的设计、合成与吸附性能

通过纤维素多乙烯多胺衍生物2a~2c与1,3-二环氧丙基杯[4]芳烃3反应,合成了螯合树脂杯芳烃接枝纤维素4a~4c,用红外、元素分析和SEM等对其结构和形貌进行了表征.通过含氮量推算出新螯合树脂4a~4c中每个纤维素单元的杯芳烃接枝取代度分别为0.75、0.82和0.87.金属阳离子吸附性能实验表明,杯芳烃单元的引入在吸附过程中有重要作用,该螯合树脂结合了杯芳烃和纤维素的各自吸附性能优势,不仅吸附容量较高,而且表现出高的选择性吸附能力.树脂4b和4c对Ni2+离子表现出很高的吸附选择性,4a~4c的Ni2+饱和吸附容量分别达到2.96 mmol/g、2.93 mmol/g和2.66 mmol/g.在pH<4的强酸性条件下树脂的吸附能力迅速下降.该树脂用10%的氨水解吸附后有较好的重复使用性.     

螯合树脂S930对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能与作用机理研究

通过静态吸附和动态吸附研究系统分析了螯合树脂S930对单组分与双组分体系中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附行为,经结构表征(FT-IR、XPS)与软硬酸碱理论(HASB)深入探讨了3种金属离子在S930树脂上的作用机理。结果表明,树脂吸附金属离子的最佳pH值为5.0左右,且对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir方程,而对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合Freundlich方程。吸附过程在6h左右达到平衡,且符合Lagergren二级吸附动力学模型,表明化学作用是吸附速率决定步骤。Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的动态吸附过程符合Thomas模型。FT-IR、XPS及HASB同时证明树脂对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的作用包括离子交换与配位作用,而对Cd(Ⅱ)的作用以离子交换为主,是树脂对Cd(Ⅱ)吸附选择性较差的主要原因。     

新型多胺树脂选择性去除焦磷酸镀铜清洗废水中Cu~(2+)的特性

焦磷酸镀铜清洗废水中含有大量的络合态铜离子,本文对比研究了不同类型树脂对焦磷酸-铜络合体系中Cu~(2+)的去除性能,发现自合成多胺树脂PAMC在相关pH范围内对Cu~(2+)的吸附量远超商业离子交换树脂和螯合树脂32%～2个数量级。Cu~(2+)的等温线更符合Langmuir模型,焦磷酸根与Cu~(2+)的摩尔浓度比从4增大到25,Cu~(2+)的吸附量下降了27%。通过形态分析、动力学研究以及XPS表征分析发现,99%的Cu~(2+)是以Cu(P_2O_7)_2~(6-)和Cu(HP_2O_7)_2~(4-)形式存在,PAMC树脂对[Cu-P]络合物组分的吸附亲和力远高于自由态焦磷酸根离子,其主导机制可能为是络合态铜离子通过配位作用和静电作用分别与树脂表面的中性氨基和质子化氨基结合。实际废水动态吸附实验表明,在1BV/h的流速下,前80BV出水中Cu~(2+)浓度低于0.3mg/L,1BV 12%的硫酸和4BV水可完全再生树脂,再生液中Cu~(2+)最大浓度为22g/L。结果表明,PAMC树脂适用于焦磷酸镀铜清洗废水中Cu~(2+)的深度去除和资源回收。     

大孔树脂分离纯化辣椒碱单体

为便于研究辣椒碱与辣椒油中其他物质的作用关系,分离得到辣椒碱单体是很有必要的。本文选取5种树脂,对其吸附量、选择性进行筛选,并对筛选出的树脂HZ835层析分离辣椒油的工艺进行了优化,得到的最优工艺条件:流动相为甲醇:水=1.5:1,上样量为1.76%,流速为1BV/h。在此条件下制得的辣椒碱晶体纯度高达96.7%。     

茜素红S螯合树脂分离富集测定地质样品中的痕量金、铂和钯

用螯合树脂对金属进行分离富集及测定,前人已做了许多有意义的研究^[1～4].曾用含键合S双硫腙(P-D)和脱氢双硫腙(P-DT)功能团的离子交换树脂和螯合树脂分离金和铂族金属^[5],用双硫腙负载树脂分离富集Cu(Ⅱ)^[6]。