多胺类螯合吸附剂对重金属离子吸附分离的研究进展？-论文.pdf

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1、离子交换与吸附，2014，30(1)：087～096IONEXCHANGEANDADS0RPTION文章编号：1001—5493(2014)01—0087．10多胺类螯合吸附剂对重金属离子吸附分离的研究进展徐超刘福强凌晨陈达朱长青李爱民污染控制与资源化研究国家重点实验室，南京大学环境学院，南京210023摘要：综述了多胺类螯合吸附剂制备方法及其对微污染环境、复杂混合环境、高盐环境中重金属离子的特性吸附行为，重点总结了多胺类螯合吸附剂对重金属离子的吸附结合方式、高效分离机制及盐存在下的增强吸附机制，并进一步展望多胺类螯合吸附剂的应用前景、创新设计思路以及理论探索的研

2、究方向，为拓宽多胺类螯合吸附剂在重金属离子无害化处理和资源化回收方面的应用范围，提供了理论和技术指导。关键词：多胺类吸附剂；重金属；吸附特性；作用机制中图分类号：0647．33文献标识码：A1前言重金属(Ni、Co、Zn、Cu等)作为国民经济建设和国防科技发展的重要原料及战略资源，广泛应用于军事制造、电子电气、建筑机械和交通运输等各个领域，但废水中的典型重金属污染物无法被微生物分解去除，只会发生形态或价态变化，且具有普遍性、复杂性、控制难、潜伏长等特点”】。近年来，随着重金属资源的需求量日益增加以及越来越严格的重金属离子排放标准，重金属的无害化处理、资源化回收具有

3、环境和经济的双重意义。寻找高效低耗的重金属离子深度去除无害化资源化技术尤为重要。常规水处理技术(如中和沉淀法、化学沉淀法、电化学法、混凝沉淀法和生物修复法等)往往具有去除效果差、药剂消耗大、运行费用高、操作运行难、二次污染重等不足。尽管离子交换、膜分离等重金属离子深度与净化处理技术得到了快速发展，但复杂混合体系中，多种金属离子通过位点直接竞争效应，将显著降低离子交换树脂对目标金属离子的交换容量，NF／RO膜因大量截留多种离子而显著降低膜组件使用效果，导致对目标重金属离子的选择性变差，难以实现深度净化、分离、富集与回收的目标，限制了其推广和应用。重金属离子螯合吸附法

4、利用吸附剂表面或所含官能团对重金属离子选择性吸附分离，具有可再生利用、吸附量大、抗干扰能力强等优点，已成为现有优势污控技术【3】。进一步研究发现，多胺类螫合吸附剂因具有去除程度高、吸附选择性好，受碱金属，碱土金属离子影响程度小等一系列优势而备受关注l。本文在详细剖析多胺类螯合吸附剂合成路径及其在不同环境中对重金属离子的特性吸附行为的基础上，重点阐释多胺类螯合吸附剂对重金属离子的特性吸附机理，并对多胺类螯合吸附剂应用范围和前景进行了展望，不仅对竞争性配位基螯合吸附剂的系统研究具有重要的理论指导意义，而且对新型螯合吸附剂的研发以及预测净化工艺·收稿日期：2014年1月

5、3日基金项目：国家自然科学基金(51078178)．作者简介：徐超(1988-)，男，山东省人，硕士研究生．+通讯联系人：E-mail：jogia@163．corn。88’IonD【c1mgeandAdsorption2014年2月过程的吸附行为具有重要的参考价值。2多胺类螯合吸附剂分类多胺类整合吸附剂是指仅以伯胺基、伸胺基、吡啶、吡唑等含N类官能团作为参与整合配位反应基团的一类吸附剂的总称。主要包括改性生物吸附剂(壳聚糖、纤维素、淀粉等)、化学修饰的硅胶或粘土等改性无机吸附剂、高分子合成吸附剂等几大类不同类型的多胺类螯合吸附剂的吸附性能如表1所示。表1不同类别吸

6、附剂对重金属离子的吸附置比较[6-3多胺类螫合吸附剂的合成3．1天然生物吸附剂的改性天然的生物吸附剂具有无毒、资源广、价格低廉、产物可被生物降解并在自然界形成良性循环等优点。一般的改性方法是利用原始基体中所带有的羟基、羧基等活性基团与多胺类试剂进行反应，形成胺化基体。同时进一步利用迈克尔加成等经典反应提高胺基的含量。改善材料性能[ix-13】。天然生物吸附剂表面羟基，胺基的改性过程如图1所示。～一MA．H◇一EDA,M~OH◇~c2n4CO2CH3h2c(}Ic2lII2)2图1天然生物吸附剂表面羟基／】按基的改性第30卷第1期离子交换与吸附·89·壳聚糖是一种具

7、有强烈亲水性的螯合吸附剂基体，Li等[1】利用壳聚糖中的氨基与丙烯酸甲酯发生迈克尔加成反应得到含酯基的改性壳聚糖，改性壳聚糖与多胺试剂发生胺解反应形成含酰胺结构的壳聚糖，可进一步增加含氮量。纤维素作为自然界中储量最大的天然高分子材料被广泛应用制备螯合吸附剂。利用环氧氯丙烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物(GMA1分别与钠型纤维素制备中间体，然后与聚乙烯亚胺反应得到PEI改性生物吸附剂。Gurgel等[15-16】以二异丙基碳化二亚胺(DIC)为耦合剂活化羧基中的羰基，将乙二胺或三乙烯四胺基团(MMSCB3)连接到琥珀酰化纤维素上；采用醋酸酐做脱水剂，在甘蔗渣母体上引入

8、胺基化合物