【摘 要】
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随着科技的迅猛发展,环境污染问题已成为制约人类可持续发展的关键问题之一,其中重金属离子因其不可生物降解和易在生物系统积累,严重危害生态环境安全和人类生命健康。对污水中重金属离子选择性吸附并回收再利用,不但能够解决环境污染问题还可以缓解资源短缺压力,实现环保与经济双赢。在众多重金属离子污染处理方法中,吸附法因其成本低、操作简单、高效等优势而备受关注,但目前吸附剂材料存在稳定性差、成本高,且多为粉体、
【基金项目】
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天津自然科学基金（No.15JCYBJC21000）； 河北省高校科技研究项目（No.QN2016152）；
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随着科技的迅猛发展,环境污染问题已成为制约人类可持续发展的关键问题之一,其中重金属离子因其不可生物降解和易在生物系统积累,严重危害生态环境安全和人类生命健康。对污水中重金属离子选择性吸附并回收再利用,不但能够解决环境污染问题还可以缓解资源短缺压力,实现环保与经济双赢。在众多重金属离子污染处理方法中,吸附法因其成本低、操作简单、高效等优势而备受关注,但目前吸附剂材料存在稳定性差、成本高,且多为粉体、易团聚、回收难等问题。本文以正硅酸乙酯和海藻酸钠为主体原料,硅烷偶联剂为改性剂,采用水热共缩聚法制备了毫米级（d＞3.5mm）多孔型二氧化硅/海藻酸钠复合微球,并考察了其重金属离子选择性吸附性能,分析了吸附机理。具体研究内容和结论如下:（1）以3-氨丙基三乙氧基硅烷为改性剂,CaCl2为交联剂,水热一步制备了氨基改性二氧化硅/海藻酸钠复合微球（NH2-SiO2/SA）,并通过竞争吸附实验考察了其重金属离子选择性吸附性能,系统研究了p H值、温度和接触时间等因素对NH2-SiO2/SA吸附Pb2+的影响,并对吸附机理进行了分析。研究结果表明,所制备的复合吸附材料具有良好Pb2+的选择性、稳定性和优异吸附能力,对Pb2+最大吸附量可达460 mg/g,并且适当后处理可有效恢复吸附性能,重复利用5次以上无明显变化。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,Pb2+在NH2-SiO2/SA上的吸附为单层吸附,吸附过程为离子交换、静电作用以及N/O与Pb2+的配位作用共同作用结果。（2）基于HSAB理论,以3-巯丙基三乙氧基硅烷为改性剂,通过调变吸附材料中的官能团,采用相同工艺制备了巯基改性二氧化硅/海藻酸钠复合微球（SH-SiO2/SA）,成功实现了对废水中Ag+的高选择性吸附。系统研究了p H值、温度和接触时间等因素对SH-SiO2/SA吸附Ag+的影响,同时对其吸附机理进行了探讨分析。竞争吸附实验表明,所制备巯基改性复合吸附材料具有优异的Ag+选择性吸附性能。研究结果显示,所制备的巯基改性复合微球吸附材料对Ag+最大吸附量可达417 mg/g,且稳定性良好,吸附性能可有效得到恢复,连续使用5次以上无明显变化。SH-SiO2/SA对溶液中Ag+的吸附热力学符合Langmuir模型、吸附动力学符合准二级动力学模型能够很好描述,吸附同样是单层吸附,SH-SiO2/SA对Ag+选择性吸附是巯基与Ag+静电作用、S/O与Ag+的配位作用以及离子交换协同作用结果。
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