电镀行业被列为全球三大污染工业之一,如何有效处理加工生产过程中产生的电镀废水已成为水污染防治领域的重要课题,受到国内外学者的广泛关注。本课题以电镀镍漂洗废水为出发点,研发了一种新型聚醚砜螯合膜继而研究其对重金属废水中镍离子的吸附去除效能。本课题以聚醚砜(PES)粉末作为基体,采用低温等离子辐照(LTPI)、化学接枝和相转化法相结合,将氮川三乙酸(NTA)、四乙烯五胺(TEPA)作为改性试剂,制备功能聚醚砜螯合膜(NTA-TEPA-PES),采用FTIR、XPS、EDS等技术表征了NTA-TEPA-PES螯合膜的形貌、官能基团及化学组成,研究了 NTA-TEPA-PES螯合膜对Ni2+的静态吸附和动态吸附性能,应用密度泛函理论(DFT)对NTA-TEPA-PES螯合膜的结构设计、镍离子吸附可行性以及其吸附Ni2+的过渡态过程进行了模拟计算,进而从分子水平剖析NTA-TEPA-PES螯合膜对Ni2+的吸附机理。研究结果表明,NTA-TEPA-PES螯合膜的最佳制备条件为:PES粉末6 g,LTPI=2 min,NTA与TEPA质量比为1:2,其反应温度为130℃。制备的NTA-TEPA-PES螯合膜亲水性能良好,纯水通量为334.6 L/(m2 h)。当pH=5.5,Ni2+的初始浓度为1 mmol/L,温度为 298 K 时,NTA-TEPA-PES 螯合膜对 Ni2+的吸附量为 0.57 mmol/g。准二级动力学模型和Langmuir模型可以更好地描述NTA-TEPA-PES螯合膜对Ni2+的吸附过程。热力学参数ΔG<0、ΔH<0、ΔS>0表明NTA-TEPA-PES膜对Ni2+的吸附是一个自发放热且熵增加的过程。共存物质的存在不利于该螯合膜对镍离子的吸附,其中金属阳离子的影响顺序为Cu2+>Zn2+>Mg2+,有机络合剂的影响顺序为CA>TA>SP。动态吸附实验结果表明,吸附穿透时间随膜厚的增加、流速的减小和初始浓的的降低而增加,Thomas模型可以很好地拟合上述过程。密度泛函理论计算确定了 NTA-TEPA-PES膜吸附Ni2+最稳定的结构为Ni2+与O55、O57、N35、N38、N41和N50相连的配位构型,过渡态计算揭示了 NTA-TEPA-PES膜对Ni2+的吸附机理。