论文部分内容阅读
本论文建立了基于化学平衡理论模型以及凝胶过滤色谱(GFC)-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用技术的高分子聚合物-金属络合物稳定常数、平均配位数测定新方法。以聚乙烯亚胺(PEI)和金属离子M2+为例,对形成的PEI-M络合物稳定常数、平均配位数进行测定,以HAc-NaAc为流动相,凝胶色谱柱分离大分子络合物(PEI-M)以及金属元素的小分子络合物(M(Ac)i、M(OH)j)、游离态离子(M2+),最后用ICP-MS测定不同形态金属元素的浓度；利用建立的化学平衡理论模型,计算PEI与M形成络合物的稳定常数、平均配位数。建立的在线分离、测定方法具有快速、准确的特点,为高分子聚合物-金属络合物的研究提供了新的技术手段。本文分为五章,具体内容如下：第一章介绍了水体中重金属(Cu、Cd)的性质、危害及去除方法；简述了聚合物络合-超滤技术在重金属去除领域的应用,及常用水溶性聚合物(PEI)的性质、应用等；对测定聚合物-金属络合物稳定常数和平均配位数的常用方法和研究进展进行了概述；最后简要阐述了凝胶过滤色谱技术的原理及应用。第二章是络合反应化学平衡理论模型的建立及实验设计。根据络合反应的化学平衡理论,建立了测定高分子聚合物与金属离子形成络合物的稳定常数和平均配位数的化学理论模型。基于该模型,结合GFC-ICPMS联用技术,设计了测定PEI与金属离子形成络合物的稳定常数和平均配位数的实验方案。第三章在第二章建立的化学理论模型基础上,采用GFC-ICPMS联用技术,测定了PEI与Cu2+形成的络合物PEI-Cu的稳定常数和平均配位数。实验结果表明：25℃,pH4.1～5.3时,PEI-Cu络合稳定常数为109.6～1010.7,平均配位数为1.0～1.3。考查了溶液pH对络合反应的影响,结果表明,随溶液pH的增大,PEI-Cu的稳定常数和平均配位数均增大。这主要是由于随着溶液pH的增加,PEI中胺基质子化的程度降低,有利于PEI络合金属离子。第四章基于第二章建立的化学理论模型,利用GFC-ICPMS联用技术,测定了PEI与Cd2+形成络合物的稳定常数和平均配位数。结果表明：25℃,pH4.1～5.3时,PEI-Cd络合稳定常数为108.7～1097,平均配位数为1.0-1.4。对影响络合反应平衡的因素pH值进行了考查,结果显示PEI-Cd的稳定常数和平均配位数也呈现与PEI-Cu相同的趋势,即随溶液pH的升高而增大。最后比较了相同条件下,PEI-Cu与PEI-Cd络合稳定常数和平均配位数的大小,并从理论上分析了出现该结果的原因。第五章对本研究工作进行了总结,并对接下来的工作做出了展望。