水楊酸型與8-羥基喹啉型螯合樹(shù)脂的制備及其對(duì)重金屬離子螯合吸附行為的研究.pdf

1、從工業(yè)廢水中分離重金屬離子，無(wú)論對(duì)環(huán)境保護(hù)還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有積極的意義。高分子螯合樹(shù)脂以其對(duì)金屬離子選擇性螯合吸附，在適當(dāng)條件下又可將金屬離子釋放的特性，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到重金屬離子的分離提取操作之中。 水楊酸、8-羥基喹啉都是具有螯合功能的有機(jī)化合物，本文首先采用綠色無(wú)致癌毒性氯甲基化試劑-1，4-二氯甲氧基丁烷對(duì)交聯(lián)聚苯乙烯微球?qū)嵤┞燃谆磻?yīng)，制得氯甲基化的交聯(lián)聚苯乙烯微球(CMCPS)，再以其為基體，以5-氨基水楊酸(AS

2、A)與5-氯甲基-8-羥基喹啉鹽酸鹽為小分子反應(yīng)物，通過(guò)大分子反應(yīng)，分別將水楊酸與8-羥基喹啉(HQ)鍵合在基體樹(shù)脂上，成功地制得了水楊酸型和8-羥基喹啉型螯合樹(shù)脂ASA-CPS與HQ-CPS；采用紅外光譜、化學(xué)分析法以及分光光度法對(duì)兩種螯合樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)及鍵合程度進(jìn)行了表征；研究考察了各種反應(yīng)條件對(duì)制備反應(yīng)的影響規(guī)律，以確定適宜的制備條件；重點(diǎn)研究了兩種螯合樹(shù)脂對(duì)重金屬離子的吸附性能、吸附機(jī)理與吸附熱力學(xué)。 研究結(jié)果表明，在通

3、過(guò)氨基水楊酸與CMCPS微球反應(yīng)制備水楊酸型螯合樹(shù)脂ASA-CPS的過(guò)程中，氨基水楊酸分子中的氨基作為親核進(jìn)攻基團(tuán)，與微球CMCPS表面的氯甲基之間發(fā)生親核取代反應(yīng)，該取代反應(yīng)遵循單分子取代反應(yīng)(SN1)的機(jī)理，反應(yīng)速度不受氨基水楊酸濃度的影響，升高溫度與使用極性高的溶劑有利于反應(yīng)的進(jìn)行。 研究結(jié)果還表明，憑借靜電作用與螯合作用的協(xié)同，水楊酸型螯合樹(shù)脂ASA-CPS對(duì)重金屬離子具有很強(qiáng)的吸附能力，對(duì)Fe(III)離子的吸附容量可

4、達(dá)21g/100g；在可避免金屬離子水解的pH范圍內(nèi)，ASA-CPS對(duì)重金屬離子的吸附能力隨介質(zhì)pH的增大而增強(qiáng)；吸附過(guò)程屬熵驅(qū)動(dòng)的化學(xué)吸附過(guò)程，溫度升高，促進(jìn)吸附過(guò)程；對(duì)于性質(zhì)不同的金屬離子，ASA-CPS的吸附能力是不同的，吸附容量的順序?yàn)椋篎e3+>Ni2+>Cu2+>Zn2+。 制備8-羥基喹啉型螯合樹(shù)脂HQ-CPS的過(guò)程，由兩步大分子反應(yīng)組成。首先己二胺(HDA)與微球CMCPS微球反應(yīng)，制得胺化微球HDA-CPS，然

5、后，胺化微球HDA-CPS與5-氯甲基-8-羥基喹啉鹽酸鹽在堿性條件下反應(yīng)，從而制得螯合樹(shù)脂HQ-CPS。在胺化反應(yīng)過(guò)程中，過(guò)量的己二胺起縛酸劑作用，增大己二胺用量有利于反應(yīng)進(jìn)行。 研究結(jié)果還表明，本研究所制備的8-羥基喹啉型螯合樹(shù)脂HQ-CPS對(duì)金屬離子也具有較強(qiáng)的螯合吸附能力，對(duì)Cu(II)離子的吸附容量達(dá)7g/100g；其吸附能力也隨介質(zhì)pH的增大而增強(qiáng)；吸附過(guò)程也屬熵驅(qū)動(dòng)的化學(xué)吸附過(guò)程，溫度升高，有利于吸附過(guò)程。螯合樹(shù)脂