论文部分内容阅读
水体砷污染已成为世界性的环境问题。Fe(Ⅲ)氧化物由于其特殊的表面化学性质、丰富的比表面积、极高的反应活性等特点被广泛研究用于水中砷的去除。研究表明Fe(Ⅲ)氧化物的除砷性能随粒径的减小而显著提高，但小颗粒的Fe(Ⅲ)氧化物难以实际应用，研制负载型纳米复合材料是克服纳米材料工程化应用瓶颈的重要手段。离子交换树脂化学性质稳定、机械强度高、具有优良的水力学性能，是一种优良的载体。此外，离子交换树脂骨架上的功能基团可通过Donnan膜效应实现对污染物的预富集和强化渗透，从而提高复合材料对污染物的去除性能。近年来，诸多研究报道了载体孔结构对负载型纳米颗粒形貌、化学性质及净污特性的影响。然而，现有研究所关注的载体多为无机多孔材料或化学结构较为简单的多孔聚合物，其结构特性及孔内微环境水化学性质等与离子交换树脂差异较大，所得限域效应规律难以直接应用于离子交换树脂基纳米复合材料。因而，明确载体孔结构对离子交换树脂基纳米Fe(Ⅲ)氧化物表面化学性质及除砷性能的影响规律对于提高复合材料构效调控水平具有重要意义。 本文采用氯甲基化交联聚苯乙烯为前体，采用以“后交联-季铵化”为核心的孔结构调控技术制备了具有不同孔结构的离子交换树脂(NS-L、NS-M和NS-H)，通过原位沉积法获得相应的纳米水合氧化铁(HFO)复合材料(HFO-NS-L、HFO-NS-M和HFO-NS-H)，考察了NS孔结构对HFO晶型、粒径及表面化学性质的影响，并研究了不同溶液化学条件下NS孔结构对HFO-NS除As(Ⅴ)性能的影响。 研究表明，随着NS载体的平均孔径由38.7nm减小到9.2nm，复合材料中HFO纳米颗粒的平均粒径由31.4nm减小到11.6nm，表面羟基数显著增多;复合材料对As(Ⅴ)的吸附容量明显增大，在较宽pH范围(3～10)及不同竞争离子共存（Cl-、NO3-、SO42-和HCO3-，0～800mg/L;PO43-，0～10mg/L）条件下除As(V)性能均显著提高，固定床吸附工作容量从2200BV增加到2950BV。吸附后的HFO-NS可用10BV NaOH(5％)-NaCl(5％)混合溶液再生，再生效率均达94％以上。本文可为树脂基纳米复合材料的结构调控提供理论支持和技术参考。