【摘 要】
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重金属污染物不能生物降解,在迁移转化的过程中通过土壤、生物体富集积累。复杂重金属体系或与有机污染物共存时可能因污染物间交互作用导致生物毒性增加,对环境造成持久的危害
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重金属污染物不能生物降解,在迁移转化的过程中通过土壤、生物体富集积累。复杂重金属体系或与有机污染物共存时可能因污染物间交互作用导致生物毒性增加,对环境造成持久的危害性,其污染控制、分离回用已成为国内外重点环保课题之一。亚氨二乙酸螯合树脂对多种重金属离子体现出优良的吸附性能,作为关键的除重金属类环境功能材料,其化学改性、优化制备以及简单体系下对重金属的等温吸附、动态吸附、作用机制等方面已有大量研究,但仍缺少全面、深入、系统的多因素(树脂理化结构、溶液pH值及共存有机物等)影响与机制研究。为优选最佳作用体系、确定最佳操控条件,本论文重点开展以下三部分研究: 1、实验室模拟商品化的亚氨二乙酸螯合树脂IRC748合成出具有相似化学结构的螯合树脂NDC702,对比研究两者理化结构对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)等典型重金属吸附性能的影响与机制。两种树脂的吸附容量均遵循以下顺序:Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ),由Langmuir吸附参数b可知Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)与树脂之间的亲和力大于Cd(Ⅱ),主要归因于金属离子电负性;IRC748的初始吸附速率常数相比NDC702的明显较大,分析认为主要是基于其平均孔径较大且含有较多的外部大孔和介孔,而后者的内部大孔和介孔较多。可见两种树脂的理化结构在吸附过程中发挥了主要影响。 2、筛选酸性条件下对Cu(Ⅱ)具有较强亲和力的2(2-吡啶甲基氨)螯合树脂Dowex M4195并与IRC748相比,并研究溶液pH值对典型重金属吸附性能的影响与机制。发现IRC748在酸性条件下吸附性能显著下降,主要是受到氢离子的竞争;而M4195在酸性条件下的吸附性能优于中性条件,与螯合作用的发挥有关,根据XPS和FT-IR分析,其基团中3个N原子均参与配位作用,与Cu(Ⅱ)通过1:1配位。另外,因缺乏丰富的孔结构导致其吸附速率较慢。 3、为全面剖析IRC748对典型重金属的吸附性能,进一步考察没食子酸、氨基乙酸等共存有机物对Cu(Ⅱ)吸附性能的影响与机制。研究发现,高浓度没食子酸对Cu(Ⅱ)的吸附能力具有明显抑制作用,而低浓度没食子酸对Cu(Ⅱ)的吸附能力具有一定程度的促进作用,两种浓度水平下没食子酸对重金属的吸附速率均无明显影响;而共存不同浓度的氨基乙酸基本不影响典型重金属的吸附性能,可见未发生竞争或协同机制。
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