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重金属污染问题一直是世界各国关注的热点问题,对人类社会经济发展和身体健康产生重大的影响。其中水体中Pb(II)污染和Li(I)资源浪费的问题较为突出。本论文针对传统处理金属离子回收技术存在仪器要求高、操作困难、耗能高等缺陷与不足,通过离子印迹技术开发了几种新型特异性的纳米吸附剂材料,应用于废水中有害重金属Pb(II)的去除,以及水体中Li(I)的资源化回收。其主要研究的内容有: 1.通过以Pb(II)为模板离子,3-巯基丙基三乙氧基硅烷为功能单体,正硅酸乙酯为交联剂,采用表面离子印迹技术偶联溶胶-凝胶法合成了磁性铅离子印迹聚合物Fe3O4@SiO2-IIP。通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)和能谱分析(EDS)对Fe3O4@SiO2-IIP材料进行了表征。Fe3O4@SiO2-IIP展现出对Pb(II)具有高选择性和高吸附容量。等温吸附实验数据符合Langmuir吸附模型,且Langmuir拟合得到的Fe3O4@SiO2-IIP和Fe3O4@SiO2-NIP最大吸附容量分别是32.58 mg/g和16.50 mg/g。动力学研究表明吸附过程符合准二级动力学,其线性系数R2为0.9982。Fe3O4@SiO2-IIP对Pb(II)/Cu(II),Pb(II)/Zn(II),和Pb(II)/Co(II)的分散性系数分别为50.54,52.14,和37.39。吸附了铅离子的Fe3O4@SiO2-IIP可以通过盐酸清洗进行回收,5次循环使用之后其吸附量没有明显地下降,说明了Fe3O4@SiO2-IIP具有很高的稳定性和重复使用性。 2.如何从废弃锂电池中的回收锂成为当前研究比较热门的话题,目前锂回收的技术主要是缺乏高选择性的锂离子吸附剂或离子交换树脂。我们开发了一种以新型冠醚(2-(烯丙基氧)甲基12-冠醚-4)作为功能单体,磁性纳米Fe3O4粒子作为载体基质,采用表面印迹技术制备了磁性锂离子印迹聚合物Li-IIP。通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)对Li-IIP材料进行了表征。吸附的最佳pH为6,材料展现出对锂离子具有较快的吸附结合能力(吸附在10 min内达到完全平衡),且静态吸附容量为0.586 mmol/g。Langmuir吸附模型证实了Li-IIP的吸附位点是均匀分散的。Li-IIP对Li(I)具有很高的选择性,其中相对于Na(I),K(I),Cu(II)和Zn(II)选择性分散系数分别为50.88,42.38,22.5和22.2。材料在5次循环使用之后,吸附容量仍保持在92%。固定床柱实验表明:当以锂离子初始浓度(0.5 mmol/L)的10%为柱子穿透标准,第一次能处理柱体积为140BV,相同条件下,第二次处理柱体积为110BV。Li-IIP对实际废水的处理取得一定的效果,表明了Li-IIP在高级废水处理方向具有一定的应用前景。因此我们开发了一种既能使锂的排放达标,又能通过回收锂增加企业的额外经济效益的新方法。 3.我们通过RAFT-沉淀聚合的技术制备了一种锂离子印迹聚合(RAFT-IIP),然后通过聚合物表面改性grafting from的方法在其表面嫁接了一层高分子刷(G-IIP)。通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)和接触角分析对G-IIP材料进行了表征。对G-IIP吸附性能研究表面;高分子刷使G-IIP在水体中具有更强的抗干扰、亲水性能和重复利用性。