咪唑基离子液体功能化的吸附材料对稀散金属Re(Ⅶ)的分离性能研究

来源 :辽宁大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:HUANGKAO2
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离子液体具有非常大的可设计性,在吸附分离领域被广泛应用,其中咪唑基离子液体由于其丰富的氮元素,对稀散金属具有很大的吸附潜能。本文以咪唑基离子液体作为吸附官能团,通过与二乙烯苯共聚或与MOFs材料复合的方式,固化离子液体并提高其吸附效率,同时探究了吸附材料在水溶液中对稀散金属Re(VII)的吸附分离能力,具体内容如下:1、通过将二乙烯苯和乙烯基咪唑离子液体进行自由基聚合,制备出一种树脂类咪唑基离子液体共聚物(DVB-n-C8VEIMX),用于选择性吸附稀散金属Re(VII)。二乙烯苯的加入不仅减少了离子液体功能基团的损失,而且能够固化离子液体,使其更易分离。该吸附剂具有很好的稳定性,对Re(VII)的最大饱和吸附量为313.28 mg·g-1,吸附过程符合langmuir吸附等温模型,属于自发的放热反应。即使在大量共存离子(SO42-、NO3-、NO2-、Cl-、CO32-、PO43-)存在下,依然对Re(VII)表现出高效的吸附能力。更重要的是,该吸附剂能够在pH 1-3 M的较宽酸性范围内有效分离钼和铼,在3 M酸度下,对Re(VII)的吸附率保持在60%以上。此外,本研究还探讨了离子液体结构中的烷基链长度、空间位阻以及阴离子种类等因素对Re(VII)回收率的影响,并通过XPS、IC以及FT-IR对吸附机理进行了验证。同时,吸附材料在10次循环后,吸附率可达88.21%,洗脱率为95.11%,仍然展现出超强的再生能力,体现了该材料在Re(VII)的分离回收方面的实际应用价值。2、金属有机骨架(MOFs)是一种新型的多孔固体材料,其比表面积大、孔隙率高、孔径可调,被认为是一种良好的吸附材料。我们选择了MIL-101作为基体,通过浸渍研磨的方法使双乙烯基咪唑离子液体在MOFs骨架上进行原位聚合,制备出稳定的非均相复合材料(y-P(CnVIM2Cl2)@MIL-101)。MIL-101作为多孔骨架可实现目标离子的快速传质,缩短达到吸附平衡的时间,同时双乙烯基咪唑离子液体更是增加了吸附官能团的数量。对比溶剂热法发现,物理研磨的非均相合成方法减少了由于化学键合所占据的吸附位点的数量,同时保证了离子液体在MOFs骨架上的聚合,使吸附剂对Re(VII)有更高的吸附能力,最大吸附量为642.41 mg·g-1。实验结果表明,复合材料的吸附效果要远远优于MIL-101和聚离子液体P(C4VIM2Cl2)本身。同时,我们探究了不同烷基链长度的离子液体单体对Re(VII)的吸附性能的影响,Langmuir吸附等温模型的拟合数据表明,烷基链长为二、四、六的复合材料对Re(VII)的饱和吸附量分别为298.02 mg·g-1,642.41 mg·g-1,402.12 mg·g-1,烷基链长度为六的吸附剂具有最佳选择性,而烷基链长度为四的吸附剂吸附速率较快。三种吸附剂在不同酸度的水溶液中浸泡48小时后,残余质量均保存在85%以上,XRD谱图表明材料晶型结构完好,展示出优异的稳定性。吸附机理主要是离子液体上的Cl-与ReO4-之间的阴离子交换和咪唑环上季铵化的氮元素与ReO4-的静电引力作用。
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