银离子印迹聚合物和3-烯丙基罗丹宁聚合物选择性去除和回收银的性能研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuzubiao
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废水中银是一种重要的贵金属,回收废水中的银不仅促进资源的循环利用,而且能有效降低环境污染。为此,迫切需求开发新型的废水中去除和回收银的工艺。本文针对这一需求,以研究选择性吸附银的聚合物材料为切入点,探索了银离子印迹聚合物和3-烯丙基罗丹宁聚合物对银离子的选择吸附性能,研究了基于聚合物吸附材料去除和选择性回收银的工艺条件。主要内容如下:1.以3-巯丙基三乙氧基硅烷为功能单体,TiO2为载体,正硅酸乙酯为交联剂,采用溶胶-凝胶法合成制备具有光催化性能的印迹聚合物TiO2@SiO2-IIP。通过模型拟合,TiO2@SiO2-IIP对Ag(I)的吸附属于Langmuir模型,线性系数R2为0.999,说明材料的吸附吸附位点是单层均匀分布的。TiO2@SiO2-IIP和TiO2@SiO2-NIP对Ag(I)最大吸附容量分别为52.96mg/g和28.49mg/g。动力学模型拟合表明材料吸附过程符合准二级动力学,线性系数R2为0.999,表明吸附速率的快慢是由化学吸附控制。在混合离子体系中,TiO2@SiO2-IIP对Ag(I)/Co(II)、Ag(I)/Cu(II)、Ag(I)/Ni(II)、Ag(I)/Pb(II)的选择性系数分别为37.59、33.53、78.23和46.74,与TiO2@SiO2-NIP的相对选择性系数均大于2。证实TiO2@SiO2-IIP对Ag(I)表现出良好的吸附性能和选择性。在氙灯照射下,吸附Ag(I)后的TiO2@SiO2-IIP显著提高了TiO2@SiO2-IIP对甲基橙的降解速率。对材料采用1M HNO3洗脱回收,经过6次循环利用其吸附量及光降解效果只减少不到10%。2.将磁性、光催化以及印迹技术耦合,采用表面印迹技术制备出以Fe3O4@SiO2@TiO2为内核可光催化还原的离子印迹聚合物Fe3O4@SiO2@TiO2-IIP。合成聚合物粒径为200nm,IIP与NIP材料比表面积分别为39.44m2/g和22.81m2/g。Fe3O4@SiO2@TiO2-IIP和Fe3O4@SiO2@TiO2-NIP对Ag(I)吸附符合Langmuir模型,且平衡吸附容量分别为36.44mg/g和21.80mg/g。通过Dubinin-Radushkevich(D-R)等温线模型计算吸附能20.50kJ/mol,表明材料对Ag+的吸附属于化学吸附。在二元体系中,Fe3O4@SiO2@TiO2-IIP对Ag(I)表现出较高的选择性,对Ag(I)/Co(II)、Ag(I)/Cu(II)、Ag(I)/Ni(II)选择性系数分别为27.83、13.28和68.11。吸附结束后在牺牲剂甲醇存在下,采用紫外光照3h催化还原,通过超声进行分离Ag与吸附材料。通过X射线衍射分析证实为Ag单质,光催化还原Ag(I)速率近似符合准一级动力学方程。通过单次光催化超声方式脱去模板离子,材料的洗脱率为68.50%,接近采用三次传统酸洗脱方式的洗脱率。将废水中的Ag(I)吸附后直接转化为易于回收并具有经济价值的银单质是很有意义的。3.为了进一步提高Ag离子的吸附容量和更为简便地回收Ag单质,采用3-烯丙基罗丹宁为单体,在加入3%、5%、7%和8%四种不同质量分数比例的光引发剂2959作用下,自聚合得到聚合度不同的聚合物。四种聚合度不同的聚合物材料对Ag(I)均表现出超高的吸附容量,在250min左右达到吸附平衡,其中采用7%引发剂合成聚合物吸附容量最大,为803mg/g。在Ag(I)初始浓度低于700mg/L时,聚合物对材料的吸附接近100%。3-烯丙基罗丹宁聚合物表现出对Ag(I)超高的选择性,对Ag(I)相对Pb(II),Cu(II),Co(II),Ni(II)离子选择性系数远大于100。吸附结束后,采用甲醇做溶剂在60℃加热条件下可快速进行热诱导还原Ag+为单质。并通过红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱分析(XPS)等表征方法对材料进行分析。
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