磁性金属离子印迹复合材料的制备及其在盐湖卤水中的应用

发布时间：2018-04-22 22:37

  本文选题：离子印迹聚合物 + 表面印迹技术　； 参考：《青海大学》2017年硕士论文

【摘要】：青海省拥有得天独厚的盐湖资源,且以富含铯等稀贵元素而著称,尽管盐湖卤水中的铯资源储量可观,但其浓度却很低,而且盐湖卤水成份复杂,共生元素的物理化学性质十分接近,给卤水中铯的分离提取带来很大的困难。借助金属离子印迹技术可以实现水溶性金属离子的水相印迹和识别,金属离子印迹聚合物的出现大大提高了液相中金属离子的吸附选择性。据此本论文首先以铅离子为模板,探讨了表面磁性金属离子印迹聚合物的制备方法。在此基础上,针对盐湖卤水这个复杂的天然溶液体系,以铯离子为模板,制备了两个铯离子印迹聚合物,并开展了此类印迹聚合物的吸附性能研究。具体研究内容包括:(1)以磁性Fe_3O_4@SiO_2微球为基底,Pb(II)为模板,采用表面印迹偶联溶胶-凝胶法合成Pb(II)离子印迹聚合物,并对该聚合物的结构和性能进行表征。等温吸附研究表明,Pb(II)-IIP对溶液中Pb(II)的平衡吸附量为158.56mg/g。利用该聚合物开展磁性固相萃取研究,检测限(LOD,3Sb/m)可达3.18 ng/L,对工业含铅废水的加标回收率在94%~106.1%,表明Pb(II)-IIP作为Pb(II)的磁性固相萃取剂具有一定的可行性。(2)以Cs(I)为模板,羧化壳聚糖为功能单体,磁性Fe_3O_4@SiO_2微球为基底,采用表面印迹技术合成Cs(I)-MIIP,并对该聚合物进行IR、XRD、EDS、TGA和VSM等手段的表征。等温吸附实验对Cs(I)的最大吸附量为36.15 mg/g,且符合Freundlich模型,吸附动力学符合准一级模型。Cs(I)-MIIP在Cs(I)/Li(I),Cs(I)/Na(I),Cs(I)/K(I),Cs(I)/Rb(I)和Cs(I)/Sr(II)二元溶液的相对选择系数(k′)分别为24.995,1.73,1.63,1.43和4.83。此外,利用Cs(I)-MIIP从青海盐湖卤水中分离Cs(I),在选定的吸附条件下吸附效率为71.60%。(3)为了增加Cs(I)印迹聚合物的吸附量,先采用溶胶-凝胶法合成磁性Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2微球,将其作为基底,以羧化壳聚糖为功能单体,合成Cs@Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2。Cs@Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2和非印迹聚合物(NIP)对Cs(I)的平衡吸附量分别为70.88 mg/g和40.03 mg/g。吸附动力学符合准二级方程,等温吸附符合Freundich模型,Cs@Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2对Cs(I)有很好的吸附选择性,相对于Na(I)的相对选择系数(k′)高达156.892。最后,Cs@Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2被应用于盐湖卤水中铯的分离提取,其吸附量为5.3mg/g,吸附率为74.65%。
[Abstract]:Qinghai Province has unique resources of salt lakes and is famous for its rich in rare and expensive elements such as cesium. Although the reserves of cesium in brine of salt lakes are considerable, its concentration is very low, and the brine composition of salt lakes is complex. The physical and chemical properties of symbiotic elements are very close, which makes it difficult to separate and extract cesium from brine. The aqueous phase imprinting and recognition of water-soluble metal ions can be realized by metal ion imprinting technology. The appearance of metal ion imprinted polymers greatly improves the adsorption selectivity of metal ions in liquid phase. Firstly, the preparation method of magnetic metal ion imprinted polymer on the surface was studied with lead ion as template. On this basis, two cesium imprinted polymers were prepared by using cesium ion as template for the complex natural solution system of salt lake brine, and the adsorption properties of these imprinted polymers were studied. The specific research contents include: (1) using magnetic Fe_3O_4@SiO_2 microspheres as the template, the ionic imprinted polymer was synthesized by surface imprinting coupling sol-gel method, and the structure and properties of the polymer were characterized. The isothermal adsorption results show that the equilibrium adsorption capacity of PbAI-IIP is 158.56 mg / g. Using this polymer to carry out magnetic solid phase extraction, the detection limit of LODX 3Sb / m can reach 3.18 ng / L, and the standard recovery rate of industrial waste water containing lead is 94% 106.1%, which indicates that Pb(II)-IIP is feasible as magnetic solid phase extraction agent of PBII. Carboxylated chitosan was used as functional monomer and magnetic Fe_3O_4@SiO_2 microspheres as substrate to synthesize CSN Ion MIIPs by surface imprinting technique. The polymers were characterized by IR, XRD, EDS- TGA and VSM. The maximum adsorption capacity for CSI is 36.15 mg / g and accords with the Freundlich model. The adsorption kinetics is in accordance with the quasi first order model. The relative selectivity coefficients of the binary solutions are 24.995v 1.731.6331.43 and 4.83respectively. In addition, Cs(I)-MIIP was used to separate CSI from Qinghai salt lake brine, and the adsorption efficiency was 71.60.0.In order to increase the adsorption capacity of CSN I) imprinted polymers, magnetic Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2 microspheres were synthesized by sol-gel method and used as the substrate. Using carboxylated chitosan as functional monomer, the equilibrium adsorption capacities of Cs@Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2.Cs@Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2 and non-imprinted polymer (Cs@Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2.Cs@Fe_3O_4@TiO_2@SiO_2) for CSI were 70.88 mg/g and 40.03 mg / g, respectively. The adsorption kinetics accords with the quasi second-order equation, and isothermal adsorption accords with the Freundich model Cs@ Fe3O4D / TiO2SiO-2 has a very good selectivity for CSI, and the relative selectivity coefficient (REC) is up to 156.892.The adsorption kinetics is in accordance with the quasi second-order equation, and the isothermal adsorption is in accordance with the Freundich model. Finally, Cscombe Fe3OSII was applied to the separation and extraction of cesium from salt lake brine. The adsorption capacity was 5.3 mg / g, and the adsorption rate was 74.65.
【学位授予单位】：青海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS396.5;O631.3

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本文编号：1789275