三种海藻酸钠复合材料的制备及其吸附重金属离子性能研究

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水体、食品中残留的重金属离子严重威胁人类的健康,研究重金属离子的脱除具有重要的意义。本文基于海藻酸钠这一海洋天然高分子聚合物,制备了三种复合凝胶吸附剂,分别研究了其吸附Pb(Ⅱ)和As(Ⅴ)的性能。研究结果如下:(1)在室温条件下,将海藻酸钠(SA)和MOF材料金属有机框架材料ZIF-8复合,制备了一种海藻酸钠/ZIF-8(ZIF-8@CA)复合凝胶吸附材料,分别采用扫描电镜(SEM)分析、红外光谱(IR)分析、X射线光电子能谱分析(XPS)和X-射线衍射(XRD)分析对该吸附剂进行了表征。实验研究了ZIF-8@CA吸附Pb(Ⅱ)的性能,考察了不同吸附参数对吸附过程的影响,结果表明最佳吸附条件是温度为25℃,pH值为5,吸附平衡时间为120 min,最大吸附容量可达1321.21 mg/g。吸附过程符合Langumir模型(R2=0.9856)和准二级动力学模型(R2=0.9999)。(2)采用热合法制备得到氨基化介孔分子筛(ASBA-15),然后将其与SA混合,采用CaCl2交联制备得到海藻酸钠/氨基化介孔分子筛(ASBA-15@CA)。并通过IR、SEM、热重分析(TGA)、XRD、XPS和N2吸附-解析分析(BET)对吸附剂进行了表征。实验研究了ASBA-15@CA吸附溶液中Pb(II)的性能。研究考察了不同吸附因素对吸附过程的影响,结果表明,最佳吸附条件是温度为25℃,溶液pH值为6,吸附平衡时间为100 min,脱除率可达99.23%,拟合得到的最大吸附容量为1068.38 mg/g,吸附过程符合Langumir模型(R2=0.9995)和准二级动力学模型(R2=0.9937)。(3)将SA和铝柱撑蒙脱土MT(Al)复合制备得到海藻酸钠/铝柱撑蒙脱土[MT(Al)@CA]微球,采用乙二胺(ED)进一步修饰微球得到一种核壳式的氨基化海藻酸钠/铝柱撑蒙脱土[MT(Al)@CA-ED]微球。采用SEM、IR、XRD和XPS对该微球进行了表征。实验研究了MT(Al)@CA-ED对溶液中As(Ⅴ)的吸附性能,结果表明,最佳吸附条件是pH为4,吸附平衡为150 min,对As(Ⅴ)的脱除率可达94.85%,吸附过程符合Langmuir模型(R2=0.9983)和准二级动力学模型(R2=0.9973)。
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