新型离子印迹聚合物的制备及吸附机理研究

发布时间：2017-10-12 22:22

  本文关键词：新型离子印迹聚合物的制备及吸附机理研究

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【摘要】：磁性离子印迹聚合物是一种新型的功能有机吸附材料,可以选择性吸附重金属离子。近年来,磁性离子印迹聚合物的研究及应用备受关注。分别选用壳聚糖(chitosan,CS)与黄腐酸(fulvic acid,FA)为功能单体,制备了两种新型离子印迹聚合物。1)以Fe_3O_4/SiO_2微粒为磁核,Ni~(2+)为模板,CS为功能单体,成功制备壳聚糖基磁性离子印迹聚合物(Fe_3O_4/SiO_2/CS),利用X-射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)和热重分析仪(TG)对其进行了结构和热稳定性分析。Fe_3O_4/SiO_2/CS在吸附剂最佳用量为0.08 g,溶液p H值为6时,吸附量最大为2.5 mg/g,Ni~(2+)的去除率为99.8%;在研究范围内,Fe_3O_4/SiO_2/CS对Ni~(2+)的吸附量是非印迹聚合物(CS-N-IIP)的4.84倍,五次再生实验后,其吸附量仍保持为原来的98.2%,Ni~(2+)/Cu~(2+)和Ni~(2+)/Pb~(2+)的选择性系数分别为276.7和119.7。Fe_3O_4/SiO_2/CS对Ni~(2+)的等温吸附规律可以用Langmuir模型拟合,吸附过程符合准二级动力学模型。2)以Fe_3O_4/SiO_2微粒为磁核,Cu~(2+)为模板,FA为功能单体,成功制备黄腐酸基磁性离子印迹聚合物(Fe_3O_4/SiO_2/FA),利用XRD、IR和TG进行了结构和热稳定性分析。在水溶液总体积为50 m L时,Fe_3O_4/SiO_2/FA的最佳工艺条件是:KH-560用量为2.8 m L,Cu SO4溶液(0.03 g/m L)用量为10 m L,FA溶液(0.012g/m L)用量为15 m L,Fe_3O_4/SiO_2的用量为0.8 g,反应温度为50℃。3)研究Fe_3O_4/SiO_2/FA的吸附性能。在吸附剂最佳用量为0.10 g,溶液p H值为6时,吸附量最大为2.5 mg/g,Cu~(2+)去除率为100%;在研究范围内Fe_3O_4/SiO_2/FA对Cu~(2+)的吸附量是非印迹聚合物(FA-N-IIP)的5.13倍,五次再生实验后,其吸附量仍保持为原来的98.8%,Cu~(2+)/Ni~(2+)和Cu~(2+)/Pb~(2+)的选择性系数分别为141.1和14.34。Fe_3O_4/SiO_2/FA对Cu~(2+)的等温吸附规律符合Langmuir模型;吸附过程可以被准一级动力学模型和准二级动力学模型很好的描述。
【关键词】：壳聚糖 黄腐酸 印迹 热力学 动力学
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3;O647.31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 文献综述10-20
• 1.1 离子印迹技术10-13
• 1.1.1 离子印迹技术的原理10-11
• 1.1.2 离子印迹聚合物的组成11-12
• 1.1.3 离子印迹聚合物的制备方法12-13
• 1.2 表面印迹技术13-15
• 1.2.1 硅材料为基质14
• 1.2.2 碳纳米管为基质14
• 1.2.3 磁性材料为基质14-15
• 1.3 离子印迹聚合物的应用15-18
• 1.3.1 重金属吸附方面的应用15-16
• 1.3.2 稀土元素吸附方面的应用16-17
• 1.3.3 电化学方面的应用17
• 1.3.4 生物方面的应用17-18
• 1.4 研究目的和内容18-20
• 1.4.1 研究目的18
• 1.4.2 研究内容18-20
• 第2章 Fe_3O_4/SiO_2/CS的制备及性能研究20-40
• 2.1 实验仪器与试剂20-21
• 2.1.1 实验仪器20-21
• 2.1.2 实验试剂21
• 2.2 实验方法21-26
• 2.2.1 Fe_3O_4/SiO_2/CS的制备21-22
• 2.2.2 吸附实验22-24
• 2.2.3 吸附机理24-26
• 2.2.4 表征测试26
• 2.3 结果与讨论26-39
• 2.3.1 Fe_3O_4/SiO_2/CS的制备及表征26-29
• 2.3.2 Fe_3O_4/SiO_2/CS的吸附性能研究29-32
• 2.3.3 Fe_3O_4/SiO_2/CS的吸附热力学32-36
• 2.3.4 Fe_3O_4/SiO_2/CS的吸附动力学36-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第3章 Fe_3O_4/SiO_2/FA的制备及表征40-51
• 3.1 实验试剂与仪器40-41
• 3.1.1 实验试剂40-41
• 3.1.2 实验仪器41
• 3.2 实验方法41-42
• 3.2.1 Fe_3O_4/SiO_2/FA的制备41
• 3.2.2 吸附实验41-42
• 3.2.3 吸附量及去除率42
• 3.2.4 表征测试42
• 3.3 结果与讨论42-50
• 3.3.1 影响Fe_3O_4/SiO_2/FA制备工艺的因素42-46
• 3.3.2 正交实验46-48
• 3.3.3 Fe_3O_4/SiO_2/FA的表征48-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 Fe_3O_4/SiO_2/FA的吸附性能研究51-55
• 4.1 实验试剂与仪器51
• 4.2 实验方法51
• 4.2.1 吸附实验51
• 4.2.2 吸附性能51
• 4.3 结果与讨论51-54
• 4.3.1 吸附剂用量对吸附性能的影响51-52
• 4.3.2 溶液pH值对吸附性能的影响52-53
• 4.3.3 Fe_3O_4/SiO_2/FA与FA-N-IIP的吸附性能比较53
• 4.3.4 选择性吸附性能53-54
• 4.3.5 再生性能54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 Fe_3O_4/SiO_2/FA的吸附热力学和动力学55-63
• 5.1 实验试剂与仪器55
• 5.2 实验方法55
• 5.2.1 吸附实验55
• 5.2.2 吸附机理55
• 5.3 结果与讨论55-62
• 5.3.1 吸附等温线55-56
• 5.3.2 吸附热力学模型56-59
• 5.3.3 吸附热力学参数的分析59-60
• 5.3.4 吸附动力学曲线60
• 5.3.5 吸附动力学模型60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 导师简介70-71
• 作者简介71-72
• 学位论文数据集72

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本文编号：1021252