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近年来,水体重金属污染日趋严重,因此发展经济高效的重金属水处理技术已成为当务之急。在现有的重金属水处理技术中,吸附法是应用最为广泛、最具前景的技术之一。树脂和金属氧化物作为两种常用的重金属吸附剂,在实际重金属水处理中虽然各具优势,但同时也都存在着一些弊端。将二者有机的结合在一起,制备出金属氧化物-树脂复合材料,可以达到取长补短的目的,不仅可以实现金属氧化物的固定化,还能提高吸附树脂对重金属的吸附能力以及离子交换树脂对重金属的吸附选择性。 本文采用不同的方法将锰氧化物分别负载于吸附树脂和阳离子交换树脂上,并基于制备的两种复合材料开展重金属吸附研究。采用原位高锰酸钾氧化还原法将锰氧化物负载于吸附树脂SD300上,制备出一种锰氧化物-吸附树脂复合材料Mn-SD300,并对其去除水中重金属Pb2+、Cd2+、Cu2+进行了研究。通过TEM、XRD、XPS测试手段的分析可知,负载在SD300上的锰氧化物为纳米级的无定型MnO2,且复合材料Mn-SD300上的锰氧化物可作为金属配体通过配位键与重金属离子发生特异性的配位络合吸附。静态吸附研究结果表明,复合材料Mn-SD300的制备在实现锰氧化物固定化的同时,还大大改善了原有吸附树脂SD300对重金属Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附性能,使SD300在具有机械强度高、比表面积大、吸附有机物特性的同时,兼具吸附重金属的性质。Mn-SD300对三种重金属具有良好的吸附动力学(符合准一级动力学模型)和吸附等温线(符合Langumuir吸附等温线模型)规律,Pb2+、Cd2+、Cu2+的饱和吸附容量可分别达到243.90mg·g-1、76.92mg·g-1和142.86mg·g-1,高于其它常用重金属吸附剂。三种重金属离子的去除率随吸附剂投加量以及溶液pH值的增加呈上升趋势;且当吸附时间和重金属离子初始浓度增加时,重金属的平衡吸附量也随之增加;共存离子Ca2+、Mg2+、Na+虽然对Mn-SD300去除三种重金属离子产生了一定的抑制作用,但相比于传统阳离子交换树脂D001,仍具有较高的去除率,这是由于锰氧化物对重金属的特异性吸附作用使得Mn-SD300具有较高的重金属吸附选择性。以大孔强酸性阳离子交换树脂D001为载体,通过原位沉淀-空气氧化法将锰氧化物负载其上,得到新型锰氧化物-阳离子交换树脂复合材料Mn-D001,并对其吸附水中重金属阳离子Pb2+、Cd2+、Cu2+进行了研究。TEM、FT-IR、XRD和XPS分析结果表明,纳米级的锰氧化物已成功负载于阳离子交换树脂D001上,并且以无定型的MnO2形态存在;复合材料Mn-D001对重金属离子的吸附作用既包括D001树脂基体对重金属离子的离子交换作用,也包括锰氧化物作为金属配体通过配位键与重金属离子发生的特异性的配位络合吸附。静态吸附结果表明,复合材料Mn-D001不仅使锰氧化物得到有效的固定和分离,还使得锰氧化物对重金属良好的吸附性能得到发挥;基于道南膜效应和锰氧化物对重金属的特异性吸附作用,复合材料Mn-D001对三种重金属离子的吸附选择性较原有阳离子交换树脂基体D001有了大大提高。此外,吸附剂投加量、溶液pH值、吸附时间、重金属离子初始浓度对Mn-D001吸附三种重金属离子均产生了显著的影响。Pb2+、Cd2+、Cu2+在Mn-D001上的吸附速度较快,4h以内即可达到吸附平衡,且吸附动力学和吸附等温线规律均与D001类似,分别符合准一级动力学和Langumuir吸附等温线模型。Mn-D001对Pb2+、Cd2+、Cu2+的饱和吸附容量分别为476.19mg·g-1、243.90mg·g-1和196.08mg·g-1,优于原有树脂D001。重金属复合存在体系下的竞争吸附实验结果表明,D001和Mn-D001对三种重金属的结合能力顺序分别为Pb2+>Cd2+>Cu2+和Pb2+>Cu2+>Cd2+,与重金属离子的水合离子半径和电负性有关。