杜笙樹脂除重金屬樹脂CH-90的作用機理

離子交換樹脂都是用有機合成方法制成。常用的原料為苯乙烯或丙烯酸(酯)，通過聚合反應(yīng)生成具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架，再在骨架上導應(yīng)用

重金屬污染物在地表水、地下水等水環(huán)境中遷移并通過土壤、生物體不斷轉(zhuǎn)化和積累，對生態(tài)環(huán)境的危害極大，其污染控制、分離回用引起了國內(nèi)外環(huán)保工作者的廣泛關(guān)注。本論文以采礦、冶煉、電鍍等工業(yè)中三種常見的二價重金屬污染物Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)為研究對象，采用自合成的新型亞氨基二乙酸螯合樹脂作為高選擇性功能吸附材料，研究單組分及雙組分重金屬離子的吸附分離規(guī)律和性能，并與商用CH-90螯合樹脂進行比較，為典型重金屬離子的分離、提純、回收與利用探索新途徑，進而指導樹脂產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)。

選擇大孔苯乙烯-二乙烯苯共聚體作為母體，以N-氯甲基鄰苯二甲酰亞胺、作為原料，通過“酰胺甲基化-羧甲基化”制備新型亞氨基二乙酸螯合樹脂螯合樹脂(IDA-J)。FTIR、EA、酸堿滴定表明，螯合樹脂含氮量4.96％，弱酸交換容量為5.5mmol/g；SEM、PSD分析表明螯合樹脂具有致密孔分布，并以中孔為主；XPS分析表明螯合樹脂含有三種化學環(huán)境的C，兩種化學環(huán)境的N以及三種化學環(huán)境的0，證實了上述功能化反應(yīng)。

單組分吸附質(zhì)Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的靜態(tài)平衡吸附結(jié)果表明，pH值約為5條件下，樹脂對重金屬吸附效果。IDA-J的吸附量分別達到Cu(Ⅱ)2.29 mmol/g，Pb(Ⅱ)1.30 mmol/g，Cd(Ⅱ)0.65mmol/g。靜態(tài)吸附數(shù)據(jù)可用Langmuir方程及R-P方程描述。熱力學結(jié)果表明，所研究重金屬離子在IDA-J上的吸附是由熵變推動的自發(fā)吸熱過程。動力學實驗結(jié)果表明，IDA-J樹脂對三種金屬離子的初始吸附速率依次為Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)，可用Lagergren二級動力學方程進行描述。動態(tài)穿透速率為Cu(Ⅱ)<pb(Ⅱ)<cd(Ⅱ)，采用thomas模型能夠較好的模擬穿透過程。ida-j吸附重金屬離子前后的ftir、xps分析顯示，樹脂中的n、o原子與cu(Ⅱ)、pb(Ⅱ)離子產(chǎn)生明顯配位作用，而與cd(Ⅱ)配位作用較弱，表明ida-j樹脂對cu(Ⅱ)、pb(Ⅱ)的吸附機理包括離子交換與配位作用，而對cd(Ⅱ)的吸附機理以離子交換為主，這主要與金屬離子自身性質(zhì)相關(guān)。與s930樹脂相比，ida-j對cu(Ⅱ)的吸附能力更強，對cd(Ⅱ)的吸附能力稍弱，從而有利于重金屬離子的分離提取。

雙組分吸附質(zhì)Cu(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)的靜態(tài)平衡吸附結(jié)果表明，IDA-J樹脂對金屬離子的結(jié)合能力順序為Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)。動力學吸附結(jié)果表明，該樹脂對上述三種雙組分體系中重金屬離子的動力學吸附速率依次為Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)，均與單組分一致，相比而言吸附容量和初始吸附速率均下降。同時，動態(tài)吸附結(jié)果表明，重金屬離子的穿透速率快于單組分中的穿透速度，這與雙組分體系飽和吸附量的下降有關(guān)，但是提高了Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)相對于Cd(Ⅱ)的吸附選擇性，表現(xiàn)出明顯的吸附競爭行為。