吸附重金属水凝胶的制备表征和应用研究

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1、南京大学硕士学位论文南室大堂盟究生望业论文主文摘要董页用纸毕业论文题目：堕随重金属丕猛膣的剑备麦延塑廑旦硒究2008指导教师(姓名、职称)：奎正魁麴援摘要随着社会工业的发展，人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，产生的重金属在数量上和种类上都大大增加，导致重金属大量进入土壤、水体中，不仅引起严重的环境污染和资源浪费，而且对人类的身体健康产生了很大的威胁，因此，对重金属污染的治理研究至关重要。重金属的处理方法包括化学沉淀法、膜分离和吸附法等，而吸附法由于成本低、操作简单等优点而被广泛研究。针对目前吸附

2、剂的缺点，寻求一种制备过程比较简单且易于控制，对重金属具有高效吸附性和选择吸附性的吸附剂，本文进行了一系列的研究，采用辐射共聚的方法以2．丙烯酸羟乙酯(HEA)和2．丙烯酰胺基．2．甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成了聚合物水凝胶，应用SEM、TGA、FT-IR、XPS等仪器表征了制备水凝胶的结构和性能，研究了水凝胶吸附Pb2+、Cd2+、cu2+、C，、Fe3+五种重金属离子的效果，探讨了水凝胶吸附重金属的吸附机理，主要研究结论如下：1、以HEA和AMPS为单体，在60co吖射线辐射下低温共聚，成功制备了聚合物水凝

3、胶。水凝胶的表征结果显示出，制备出的水凝胶是一种具有多孔结构的大孔材料，其热稳定性与AMPS的含量密切相关。水凝胶的红外光谱和x射线电子能谱都确认了水凝胶是HEA和AMPS的共聚物。溶胀行为研究结果表明，水凝胶的溶胀度随着水凝胶中AMPS组分的摩尔分数的增加而增加，约成线性关系。水凝胶在水体积分数为70％时溶胀度高于80％和60％。HEA、AMPS和水三种组分共同作用于水凝胶的吸水性能。2、水凝胶对重金属的吸附容量基本随着AMPS的摩尔分数的增加而增加，但是并不呈现线性关系。而在Cr3+的吸附过程中，随着AMPS的

4、摩尔分数的增加，其吸附容量出现了回落。AMPS的摩尔分数保持不变时，水的体积分数变化也会对制备的水凝胶吸附重金属的容量产生影响。1南京大学硕士学位论文删㈣㈣㈣㈣Y23716273、对于pb2+、Cr3+、Cd2+、Cu2+的pH影响吸附实验中，随着pH的增大，各自的吸附量也随之增加，主要是因为pH增大时，静电斥力降低。而Fe3+则在pH=2时，其吸附量最大，这种现象是由静电作用力和Fe3+在溶液中的水解作用共同作用产生的。随着温度的升高，水凝胶对重金属的吸附容量逐渐下降。该水凝胶吸附重金属离子的过程为放热反应。4、

5、当重金属离子浓度大于Ig／L时，吸附容量基本到达饱和值。吸附等温线符合Langmuir方程。水凝胶对重金属的吸附容量随着时间的增加而逐渐增加，pb2+、Cd2+、Fe”、C02+，在24h时基本达到平衡；Cr3+在5h时基本达到平衡，吸附动力学模拟符合准二级动力学。5、通过水凝胶的选择吸附实验可以得出，当重金属离子浓度为200mg／L和500mg／L时其竞争优先性为：Cr3+>Fe3+>Cu2+>Cd2。'>pb2+。对比分析说明，总体上三价离子的吸附优先性要高于二价离子，其原因可能是因为三价金属离子的价态较高，所

6、带电荷密度高于二价离子，有利于离子交换作用。6、水凝胶吸附重金属属于化学吸附为主、物理吸附为辅二者结合的吸附作用。化学吸附依赖于有效基团的吸附形式，而物理吸附主要依赖于水凝胶的结构。AMPS上的酰胺基和磺酸基是吸附反应的有效基团，二者对于重金属吸附的吸附机理有所不同，分别为N的螯合作用和磺酸基的离子交换作用。关键词：水凝胶；吸附；重金属；选择吸附；机理2南京大学硕士学位论文THESIS：Preparation，characterizationandapplicationofhydrogelforheavymetal

7、adsorptionSPECIALIZATION：EnvironmentalEngineeringPOSTGRADUATE：WangYuemingMENTOR：ProfessorLiZhengkuiAbstractWiththedevelopmentofindustry，theheavymetalpollutionhasbeenmoreseriousduetotheoverreleaseofheavymetalionsintowater，whichbringshugedamagetoenvironmentandhu

8、manhealth．Therefore，it’Sofgreatsignificancefortreatmentofheavymetalpollution．Methodsforremovingheavymetalformwaterincludechemicalprecipitation，membraneseparation，andadsorption，andS