硅藻基Cd(Ⅱ)离子印迹复合材料的构效关系及其吸附性能研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JoshuaSiu
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近年来,人们对Cd(Ⅱ)离子采用不同的处理途径和方法,但难以实现对处理后的Cd(Ⅱ)离子回收再利用,因此,本文设计一种能够针对Cd(Ⅱ)离子选择性吸附的材料。本文以硅藻为载体,巯丙基三甲氧基硅烷(MPS)为功能单体,环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,Cd(Ⅱ)离子为模板离子制备了硅藻基Cd(Ⅱ)离子表面印迹复合吸附材料(SH/DE-ⅡP)。使用不同的表征手段对所制备印迹材料进行表征分析,研究结果如下:(1)通过扫描电子显微镜(SEM)图像观察到硅藻表面形貌由光滑变得粗糙,且改性剂在硅藻表面随着交联剂的加入,分布更为均匀、规则;从X射线能谱图(EDS)观察到S元素,说明成功将功能单体负载到硅藻表面上,形成良好的复配效应。(2)通过透射电子显微镜(TEM)图像观察到:SH/DE-ⅡP孔隙内部结构比硅藻基非印迹吸附材料(SH/DE-NIP)的集中度高,交联使Cd(Ⅱ)离子分布状态和表面结构均化,说明了模板离子在印迹材料的制备过程中的重要作用。通过孔结构和表面积分析,印迹硅藻吸附剂比表面积为38.8 m2 g-1,平均孔径减小至4.5 nm,说明经过印迹改性,印迹硅藻吸附剂上形成了更多细小的微孔结构,提高了吸附能力。(3)根据傅立叶红外变换光谱(FT-IR)可知:接枝MPS后,3708.4 cm-1处孤立羟基峰消失,2553.2 cm-1处新增-SH特征峰,以及X射线光电子能谱(XPS)Si 2p拟合图谱中Si-C键,证明MPS水解后与硅藻孤立硅羟基缩合反应。根据交联过程C-O结合能峰位的出现,意味ECH开环,然后与-SH基团交联反应。洗脱后XPS图谱中S-Cd作用峰消失,硅藻上形成了与Cd(Ⅱ)离子大小形状相同的印迹结合位点。(4)根据SH/DE-ⅡP接枝度分析表明,MPS水解后与硅藻表面活性硅羟基的接枝方式是以单接枝为主,双接枝为辅。计算出的接枝度分别为13.85,印迹硅藻吸附剂提供了良好的复配效应。(5)通过单因素分析实验确定了SH/DE-ⅡP对Cd(Ⅱ)离子的最佳吸附条件,SH/DE-ⅡP在二元混合体系中,相对选择性系数大于1.5,且经过5次吸附-脱附后的去除率仍可维持在92%,具有良好的选择性和再生性。硅藻基Cd(Ⅱ)离子表面印迹复合吸附材料是一种稳定的吸附剂。
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