亚氨乙酸型复合螯合材料的制备与其对重金属和稀土离子吸附性能和吸附热力学的研究

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1、·图书分类号O631密级非密UDC硕士学位论文亚氨乙酸型复合螯合材料的制备及其对重金属与稀土离子吸附性能和吸附热力学研究姜桂明指导教师（姓名、职称）高保娇教授博导申请学位级别工学硕士专业名称生物化工论文提交日期2011年1月4日论文答辩日期年月日学位授予日期年月日论文评阅人答辩委员会主席2011年1月4日····原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。

2、论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：····中北大学学位论文亚氨乙酸型复合螯合材料的制备及其对重金属与稀土离子吸附性能和吸附热力学研究摘要亚氨二乙酸基团中含有两个羧基和一个氨基基团，是典型的三齿配位基团，故亚氨乙酸

3、型螯合吸附材料对多种重金属及稀土离子具有很强的螯合吸附作用。本研究将甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接枝聚合在微米级硅胶微粒表面，然后通过环氧基团的开环反应将亚氨二乙酸基团键合在PGMA大分子链上，制得了键合有亚氨二乙酸基团（IDAA）的复合型螯合吸附材料IDAA-PGMA/SiO2。本文重点研究了IDAA-PGMA/SiO2对重金属及稀土离子的螯合吸附行为,深入地研究了吸附机理与吸附热力学。本文的研究结果在螯合吸附研究方面，尤其在环境保护领域，具有明显的科学意义与参考价值。凭借偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的媒介作用，在溶液聚合体系中，采用“graftingfro

4、m”法将单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝于微米级硅胶微粒表面，制得了接枝微粒PGMA/SiO2。使亚氨二乙酸二钠与接枝PGMA的环氧基团发生开环反应，将IDAA基团引入接枝微粒表面，制得了复合螯合微粒IDAA-PGMA/SiO2。采用红外光谱(FTIR)法对接枝微粒PGMA/SiO2以及功能微粒IDAA-PGMA/SiO2进行了表征，并采用化学分析法测定了PGMA/SiO2上环氧基团含量，通过称重法测得了IDAA的键合率。结果表明，在接枝聚合过程中，适宜的反应条件为：单体浓度11mL，引发剂用量1.4%，温度70℃，反应20h，在此适宜条件下，PGMA的接枝度可达23.

5、55g/100g。键合IDAA的反应，需在pH值较高的条件下进行，当pH=12.5时，可制得键合率为70%的功能微粒IDAA-PGMA/SiO2。考察了螯合吸附材料IDAA-PGMA/SiO2对几种重金属离子的螯合吸附行为，深入研究了吸附机理与吸附热力学。研究结果表明，亚氨二乙酸基团与重金属离子之间的配位螯合作用与静电作用的协同，导致IDAA-PGMA/SiO2对重金属离子产生强的螯合吸附作用，尤其对Pb2+离子表现出很强的螯合吸附能力，30℃下吸附容····中北大学学位论文量可达24g/100g；吸附过程属于焓驱动的放热过程，升高温度，吸附容量减小；在可抑制金属离子水解的p

6、H范围内，介质的pH值越高，IDAA-PGMA/SiO2的螯合吸附能力越强；IDAA-PGMA/SiO2对性质不同的金属离子的吸附性能是有差别的，吸附容量的顺序为Pb2+＞Cd2+＞Ni2+。本文也考察了螯合吸附材料IDAA-PGMA/SiO2对几种稀土离子的螯合吸附行为，深入研究了吸附机理与吸附热力学。研究结果表明，IDAA-PGMA/SiO2对稀土离子也能产生较强的螯合吸附作用，30℃下对钕离子的吸附容量可达9.5g/100g；吸附过程属于熵驱动的吸热过程，升高温度，吸附容量增大；由于镧系元素的物理化学性质很接近，导致螯合吸附材料IDAA-PGMA/SiO2对几种稀土离子

7、吸附容量几乎相同，缺乏吸附选择性。关键词：硅胶，甲基丙烯酸缩水甘油酯，亚氨二乙酸，螯合吸附，重金属离子，稀土离子····中北大学学位论文StudiesonAdsorptionBehaviorandThermodynamicsofChelatingAdsorptionMaterialIDAA-PGMA/SiO2withComposite-TypeforHeavyMetalIonsandRareEarthIonsAbstractBecauseiminodiaceticacidchainsectionisty