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杜笙树脂除重金属树脂CH-90的作用机理

离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导应用

重金属污染物在地表水、地下水等水环境中迁移并通过土壤、生物体不断转化和积累，对生态环境的危害极大，其污染控制、分离回用引起了国内外环保工作者的广泛关注。本论文以采矿、冶炼、电镀等工业中三种常见的二价重金属污染物Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)为研究对象，采用自合成的新型亚氨基二乙酸螯合树脂作为高选择性功能吸附材料，研究单组分及双组分重金属离子的吸附分离规律和性能，并与商用CH-90螯合树脂进行比较，为典型重金属离子的分离、提纯、回收与利用探索新途径，进而指导树脂产品的创新开发。

选择大孔苯乙烯-二乙烯苯共聚体作为母体，以N-氯甲基邻苯二甲酰亚胺、作为原料，通过“酰胺甲基化-羧甲基化”制备新型亚氨基二乙酸螯合树脂螯合树脂(IDA-J)。FTIR、EA、酸碱滴定表明，螯合树脂含氮量4.96％，弱酸交换容量为5.5mmol/g；SEM、PSD分析表明螯合树脂具有致密孔分布，并以中孔为主；XPS分析表明螯合树脂含有三种化学环境的C，两种化学环境的N以及三种化学环境的0，证实了上述功能化反应。

单组分吸附质Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的静态平衡吸附结果表明，pH值约为5条件下，树脂对重金属吸附效果。IDA-J的吸附量分别达到Cu(Ⅱ)2.29 mmol/g，Pb(Ⅱ)1.30 mmol/g，Cd(Ⅱ)0.65mmol/g。静态吸附数据可用Langmuir方程及R-P方程描述。热力学结果表明，所研究重金属离子在IDA-J上的吸附是由熵变推动的自发吸热过程。动力学实验结果表明，IDA-J树脂对三种金属离子的初始吸附速率依次为Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)，可用Lagergren二级动力学方程进行描述。动态穿透速率为Cu(Ⅱ)<pb(Ⅱ)<cd(Ⅱ)，采用thomas模型能够较好的模拟穿透过程。ida-j吸附重金属离子前后的ftir、xps分析显示，树脂中的n、o原子与cu(Ⅱ)、pb(Ⅱ)离子产生明显配位作用，而与cd(Ⅱ)配位作用较弱，表明ida-j树脂对cu(Ⅱ)、pb(Ⅱ)的吸附机理包括离子交换与配位作用，而对cd(Ⅱ)的吸附机理以离子交换为主，这主要与金属离子自身性质相关。与s930树脂相比，ida-j对cu(Ⅱ)的吸附能力更强，对cd(Ⅱ)的吸附能力稍弱，从而有利于重金属离子的分离提取。

双组分吸附质Cu(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)的静态平衡吸附结果表明，IDA-J树脂对金属离子的结合能力顺序为Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)。动力学吸附结果表明，该树脂对上述三种双组分体系中重金属离子的动力学吸附速率依次为Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)，均与单组分一致，相比而言吸附容量和初始吸附速率均下降。同时，动态吸附结果表明，重金属离子的穿透速率快于单组分中的穿透速度，这与双组分体系饱和吸附量的下降有关，但是提高了Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)相对于Cd(Ⅱ)的吸附选择性，表现出明显的吸附竞争行为。