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随着社会工业的快速发展,金属矿山采选、电镀以及农药化肥的不合理施用等会产生大量重金属废水,即使是低剂量的重金属也会对环境中的水生动植物产生毒性,对环境造成负担。Cd(Ⅱ)作为一种常见的重金属,存在许多污染实例,因此镉污染废水的处理迫在眉睫。吸附法由于操作简单、对重金属离子的吸附效果好、循环再生利用的特点得到广泛使用。本文采用表面印迹法制备了以Cd(Ⅱ)为模板的磁性离子印迹聚合物(FS-ⅡP),结合一系列表征分析,对FS-ⅡP的形态结构、吸附性能、再生重复性等性能进行研究,主要研究结果如下:(1)采用表面印迹法,利用γ-Fe2O3制备的耐酸性磁性纳米粒子(FS)为前驱体,以Cd(Ⅱ)为模板,邻硝基苯甲醛为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,制备获得磁性镉离子印迹聚合物(FS-ⅡP)。(2)FS制备工艺条件研究表明:以无水乙醇和异丙醇为溶剂,γ-Fe2O3质量和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)体积比为1:2时,γ-Fe2O3纳米微球能够被全面包覆。(3)表征分析结果表明,FS-ⅡP的主要衍射峰与标准的γ-Fe2O3特征衍射峰吻合,证明其主要成分为γ-Fe2O3,晶型良好。FS-ⅡP的饱和磁化强度为21.14 emu/g,在外加磁场下能够实现快速分离且具有良好的热稳定性。羟基、氨基、醛基等多种官能团通过离子交换、络合等方式与重金属离子形成配合物,提高了 FS-ⅡP的吸附能力。(4)FS-ⅡP吸附Cd(Ⅱ)的影响因素实验和正交实验结果表明,当pH值为6.0、Cd(Ⅱ)初始浓度80mg/L、反应时间10min、投加量为0.15g时,FS-ⅡP对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量达到50.59mg/g。Langmuir模型和伪二级动力学方程更符合FS-ⅡP对Cd(Ⅱ)的吸附,表明此吸附过程更倾向于吸附剂表面单分子层化学吸附。经过5次吸附-解吸循环后FS-ⅡP对Cd(Ⅱ)去除率由97.34%下降至72.24%,有较好的稳定性和重复利用性。(5)Pb(Ⅱ)在FS-ⅡP的吸附实验结果表明,Pb(Ⅱ)初始浓度50mg/L,反应时间40min时的平衡吸附量为15.59mg/g。伪二级动力学方程更符合FS-ⅡP对Pb(Ⅱ)的吸附过程,主要是受化学作用力的单分子层吸附。Zn(Ⅱ)在FS-ⅡP的吸附实验结果表明,Zn(Ⅱ)初始浓度60mg/L,反应时间30min时的平衡吸附量为15.59mg/g。FS-ⅡP对Zn(Ⅱ)的吸附过程更符合伪二级动力学方程,可能包括离子交换和螯合作用,以化学吸附为主。(6)FS-ⅡP对Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)两种二元体系吸附实验结果表明FS-ⅡP对Cd(Ⅱ)的吸附具有选择性。在Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)二元体系中,FS-ⅡP对Cd(Ⅱ)的选择性系数为35,在Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)二元体系中,Cd(Ⅱ)在FS-IIP上的选择性系数为14.3。(7)Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)三元体系中FS-ⅡP的吸附实验结果表明,FS-ⅡP对Cd(Ⅱ)的分配系数为4.19,远大于Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的分配系数,可能主要归因于FS-ⅡP在配位几何方面对Cd(Ⅱ)的选择性。