含氮導(dǎo)電聚合物復(fù)合吸附材料去除水中Hg(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)離子.pdf

1、聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)具有豐富的含氮官能團(tuán)，被廣泛用于吸附去除環(huán)境污染物。已有研究證明這兩種聚合物對(duì)重金屬離子（尤其是汞和鉻）具有一定去除效果，然而吸附容量不高以及粉末吸附劑吸附后固-液分離困難的問(wèn)題，限制了它們?cè)谖廴究刂浦械膽?yīng)用。
　　本論文以聚苯胺和聚吡咯為研究對(duì)象，分別采用復(fù)合還原氧化石墨烯(RGO)、摻雜絡(luò)合劑和引入電化學(xué)輔助作用三種方法，提高其對(duì)重金屬離子的吸附量;為方便吸附劑回收再生，制備復(fù)合膜吸附材料、

2、復(fù)合電極和磁性吸附材料，從聚合物固定化和磁分離兩個(gè)途徑提高含氮導(dǎo)電聚合物的回收效率。
　　本論文圍繞以上研究?jī)?nèi)容，開(kāi)展相應(yīng)的研究工作并取得如下結(jié)果:
　　(1)采用在氧化石墨烯(GO)分散液中原位聚合苯胺及水合肼還原的方法，制備了PANI/RGO復(fù)合吸附劑。Hg(Ⅱ)的吸附實(shí)驗(yàn)表明，GO的最佳用量為苯胺質(zhì)量的15％，制得的PANI/RGO的比表面積是單純PANI的7.24倍。PANI和PANI/RGO兩種吸附材料吸附Hg(Ⅱ

3、)的過(guò)程均可用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型較好描述。Freundlich等溫線模型能較好地?cái)M合PANI/RGO的吸附等溫線，PANI/RGO對(duì)Hg(Ⅱ)的平衡吸附量可達(dá)到PANI的1.59倍。當(dāng)NO3-或腐植酸鈉存在時(shí)，PANI/RGO仍表現(xiàn)出較好的Hg(Ⅱ)吸附性能。
　　(2)采用水熱法及原位聚合法制備了PANI/RGO/Fe3O4復(fù)合吸附劑。吸附實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)GO加入量為苯胺質(zhì)量的30％時(shí)，制得的復(fù)合吸附劑具有最大的Hg(Ⅱ)吸附容量，其比

4、表面積是PANI的3.56倍，飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到21.4 emu·g-1,可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)磁分離。PANI和PANI/RGO/Fe3O4的動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。PANI/RGO/Fe3O4對(duì)Hg(Ⅱ)的吸附符合Freundlich模型，其平衡吸附量可達(dá)到PANI的1.57倍。HCl溶液(pH=2.0)能較好再生吸附后的PANI/RGO/Fe3O4,覆蓋在RGO/Fe3O4上的PANI降低了Fe3O4在酸性溶液中的腐蝕損失。
　　(3

5、)以醋酸纖維素(CA)為基體，通過(guò)原位聚合法及相轉(zhuǎn)化法制得植酸(PA)摻雜的聚苯胺/醋酸纖維素(PANI-PA/CA)復(fù)合膜。Hg(Ⅱ)的吸附實(shí)驗(yàn)表明CA、苯胺和PA的最佳含量分別為8.0 wt.％、3.0 wt.％和6.0 wt.％。制得的PANI-PA/CA復(fù)合膜對(duì)Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的最佳吸附pH值分別為5.0和2.0。PANI-PA/CA對(duì)兩種重金屬離子的吸附過(guò)程可以用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型描述。Hg(Ⅱ)的吸附符合Langmuir

6、模型，而Langmuir和Freundlich模型均能較好地?cái)M合Cr(Ⅵ)的吸附等溫線數(shù)據(jù)，Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附容量分別為280.11和94.34 mg·g-1。酸和堿溶液均能很好地將PANI-PA/CA上Hg(Ⅱ)脫附。植酸的摻雜提高了聚苯胺復(fù)合膜對(duì)其他二價(jià)重金屬陽(yáng)離子的去除率。
　　(4)以碳纖維布為基底，采用電化學(xué)聚合方法制備了聚吡咯修飾電極（簡(jiǎn)稱PPy電極），考察電增強(qiáng)PPy吸附Pb(Ⅱ)的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

7、PPy的修飾提高了電極對(duì)Pb(Ⅱ)的電吸附效率。電吸附量隨著溶液pH上升而增加。電增強(qiáng)PPy吸附Pb(Ⅱ)的動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，-0.1 V電位下PPy的平衡吸附量是開(kāi)路電位下的19.11倍。其吸附等溫線數(shù)據(jù)可用Langmuir模型較好擬合，-0.2 V時(shí)的最大吸附量達(dá)到339.24 mg·g-1。施加正電位(+0.1 V)可加快PPy電極上Pb(Ⅱ)的脫附。
　　上述含氮導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的吸附研究表明可以通過(guò)增加有效官