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螯合树脂是近年来研究较为广泛的吸附功能材料,广泛应用于环境保护,分离提纯,重金属及某些有效成分的富集回收等方面。聚氯乙烯行业会产生大量的含汞废水,而目前的废水处理和汞资源回收工艺还存在着很大的提升空间,因此,针对该行业的废水实际特点,制备具有优异吸附性能的螯合树脂,并设计出能够高效回收汞资源的处理工艺,具有重大意义及发展前景。 本论文主要内容如下: (1)以三乙烯四胺作为亲核试剂,选用氯甲基化的聚苯乙烯树脂微球(氯球)作为母体,最终制备出PS-TETA型螯合树脂。通过FT-IR、EA、BET、TG等方法对树脂进行结构表征,并探索最佳合成条件。以模拟含汞废水为样品,考察了PS-TETA螯合树脂的吸附性能,并探讨了吸附机理。结果表明,PS-TETA螯合树脂的静态吸附容量为2.098 mg/g,动态吸附容量为360.3 mg/g,2 mol/L的HCl+3％的硫脲溶液为最佳洗脱液,可重复使用3次以上;吸附过程受液膜扩散模型控制,吸附等温线接近于Langmuir等温吸附模型,吸附容量随温度升高而增大,20℃时其吉布斯自由能变ΔG=-18.04 kJ/mol,即吸附过程可自发进行。 (2)以双氰胺作为亲核试剂,选用氯甲基化的聚苯乙烯树脂微球作为母体,最终制备出 PS-DCDA型螯合树脂。该螯合树脂的静态吸附容量为3.328 mg/g,动态吸附容量为449.7 mg/g,1mol/L的HCl+6％的硫脲溶液为最佳的洗脱液,其单次的洗脱率能高达98.84％,可重复使用5次以上,并且在常见二价金属离子与汞离子共存的条件下依然具有很高的选择吸附性能;吸附动力学结果显示吸附过程受颗粒扩散模型控制,并符合Langmuir等温吸附模型,吸附容量随温度升高而增大,20℃下其吉布斯自由能变ΔG=-23.66 kJ/mol,即吸附过程可自发进行。 (3)以 D315弱碱性大孔阴离子交换树脂为载体,以化学氧化法合成了D315负载聚苯胺型导电螯合树脂。通过 Agilent-34410A/11A型数字万用表测定了聚苯胺以及D315-PAN螯合树脂的电导率。通过FT-IR、EA、BET、TG等方法对D315-PAN螯合树脂进行结构表征,测定其吸附性能,并探讨吸附机理。结果表明,D315-PAN螯合树脂对Hg2+的静态饱和吸附容量为1.848 mg/g,动态吸附容量为325.9 mg/g。最佳的吸附pH值为4。最佳的洗脱成分为1mol/L的HNO3+5％的硫脲溶液,一次洗脱率可达97％以上。D315-PAN螯合树脂对汞离子的吸附过程可以用Freundlich等温方程来描述;而吸附动力学显示,螯合树脂对Hg2+的吸附动力学受液膜扩散模型控制。吸附热力学表明,20℃的温度下,ΔG=-6.85 kJ/mol<0,即吸附反应可自发进行。 以D315-PAN螯合树脂为柱内填充物,制备成吸附-电解还原柱,选定电解条件,测定汞离子过柱后的电解还原量。结果表明,适宜的电解条件是以碳棒作为正极、铜网作为负极、在电解体系内加入盐桥,WY-30-2A型晶体管稳压电源电压为0.9 V。储备液汞离子浓度为950 mg/L,储备液体积为800 mL,储备液流速为5 mL/min时,空白电解实验中汞离子一次电解还原质量为689.984 mg,一次性电解率为90.78％,而将此吸附-电解联用工艺循环进行5次后,其单次电解率依然可以保持在67.72％。