賴志文，徐夢雅，胡志鵬，江洪流

(南昌航空大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 南 昌330063)

0 引 言

重金屬在紡織、皮革、化妝品和造紙行業(yè)這些行業(yè)的染色過程中被大量用作媒染劑。長期飲用水受鉛(Pb)，銅(Cu)和鎘(Cd)等重金屬污染會導(dǎo)致心血管、肺部、免疫、神經(jīng)、內(nèi)分泌失調(diào)和癌癥[1]。到目前為止，大量的水處理技術(shù)已經(jīng)開發(fā)并用于去除重金屬(HM)，包括離子交換(IE)[2]、膜過濾[3]、凝結(jié)-絮凝-沉降(CFS)[4]和吸附[5]。在這些方法中，吸附是最廣泛使用的方法，因為它易于安全地進(jìn)行，具有高效率并且低成本。因此，研究開發(fā)新型吸附材料對于重金屬離子污染的治理具有重要的意義。

β-環(huán)糊精(β-CD)由淀粉在酶解作用下產(chǎn)生的，7個α-連接D-吡喃葡萄糖單元的環(huán)狀低聚糖，環(huán)糊精分子表現(xiàn)出“外親水，內(nèi)疏水”的特性，當(dāng)用作吸附劑時，β-CD可以在水溶液中封裝污染物，形成明確的主客體絡(luò)合物[6]，由于這些特點(diǎn)，在眾多吸附劑中，β-CD在去除廢水中污染物方面有巨大潛力。然而，β-CD在水中的有一定程度溶解并容易形成水合物，是其單獨(dú)用作吸附劑的障礙。Alaaeddin Alsbaiee等[7]合成的多孔β-環(huán)糊精聚合物(P-CDP)衍生自四氟對苯二腈(TFPN)的β-環(huán)糊精羥基的親核芳族取代，它能夠快速地隔絕各種有機(jī)微量污染物。P-CDP中的腈基也可以轉(zhuǎn)化為多種其他化學(xué)結(jié)構(gòu)，程艷霞等[8]用偕胺肟基改性聚丙烯腈纖維，吸附高氟高鈾廢水；Bekir Satilmis等[9]用鹽酸羥胺對于四氟對苯二腈聚合的PIM-1(5,5′，6,6′-四羥基-3,3,3′，3′-四甲基-1,1′-螺雙茚滿的羥基與TFPN交聯(lián)反應(yīng)所得本征微孔聚合物)進(jìn)行化學(xué)改性已顯示主要產(chǎn)生偕胺肟基結(jié)構(gòu)并且這些產(chǎn)物表現(xiàn)出對鈾酰離子具有選擇性。Ren等人[10]用鹽酸羥胺改性聚丙烯腈纖維表現(xiàn)出對陰離子染料甲基橙和重金屬離子Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附效果。

在這項研究中，用β-環(huán)糊精的羥基與交聯(lián)劑四氟對苯二腈進(jìn)行親核芳族取代，使用羥胺改性β-環(huán)糊精聚合物(CDP-CN)上的腈基，制備了有良好性能的重金屬離子吸附劑，并探究了初始濃度和pH的對吸附的影響、吸附動力學(xué)、吸附等溫線、吸附熱力學(xué)以及吸附-解吸循環(huán)再生。

1 實(shí) 驗

1.1 材料和儀器

1.1.1 主要試劑及材料

β-CD、四氟對苯二腈(> 98%)，四氫呋喃(THF，99.9%，超干，帶分子篩，用BHT穩(wěn)定，水≤30×10-6(按K.F.)，N，N-二甲基甲酰胺(DMF，99.9%，超干，含分子篩，水≤30 ×10-6(按K.F.計)，羥胺(NH2OH,50%水溶液)，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2·3H2O，無水碳酸鉀(K2CO3)，二氯甲烷(AR，CH2Cl2)，四氫呋喃(THF，AR)，銅試劑(AR)，二甲酚橙(AR)，六次甲基四胺(CP)。

1.1.2 主要儀器

傅里葉紅外光譜(FT-IR)，德國Bruker公司；固態(tài)核磁共振波譜儀(13C NMR)，日本電子公司；馬爾文納米粒度電位儀,英國馬爾文公司；水浴恒溫振蕩器，金壇市易晨儀器制造有限公司；熱重/差熱綜合熱(TG)分析儀，美國Perkin-Elmer公司；紫外分光光度計，日本島津有限公司；X射線光電子能譜(XPS)，日本島津公司；物理氣體吸附性能測試(BET)，美國麥克公司。

1.2 實(shí)驗方法

1.2.1 β-環(huán)糊精聚合物(CDP-CN)的制備

向干燥的100 ml兩口燒瓶中加入β-CD(0.94 g)，四氟對苯二腈(0.5 g)和K2CO3(1.43 g)，通N2然后用注射器加入THF(36 mL)和DMF(4 mL)(VTHF∶VDMF=9∶1)，在85 ℃回流冷凝，并以500r/min攪拌，持續(xù)2天。將橙色懸浮液冷卻，然后過濾，通過用0.1 mol/L HCl洗滌固體除去殘留的碳酸鉀直至停止釋放CO2。回收的淡黃色固體，并通過H2O，THF(2次×100 mL)30 min和CH2Cl2(1次×50 mL)15 min來分離和活化。反應(yīng)方程式如圖1(a)。

1.2.2 偕胺肟改性β-CD聚合物(CDP-AM)的制備

參考Satilmis B[9]改性PIM-1的方法，將CDP-CN粉末(220 mg)在氮?dú)舛栊詺夥障掠眉尤霟o水四氫呋喃(60 mL)、10 mL羥胺，N2保護(hù)，并將反應(yīng)混合物在設(shè)定溫度65 ℃下連續(xù)攪拌30 min。將反應(yīng)溫度升高至69 ℃進(jìn)行，24 h后冷卻樣品至室溫，濾出沉淀物，并加入乙醇((5次×30 mL)洗滌，真空干燥，得到偕胺肟-β-環(huán)糊精聚合物(CDP-AM)。反應(yīng)方程式如圖1(b)。

圖1 (a)CDP-CN聚合物和(b)偕胺肟改性β-CD聚合物的合成Fig 1 Synthetic route of CDP-CN and amidoxime modified β-CD polymer

1.3 分批吸附試驗

選擇Pb(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)作為代表污染物，研究CDP-AM聚合物的吸附性能。吸附實(shí)驗在保證控制單一變量系統(tǒng)中進(jìn)行。用去離子水，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2·3H2O制備了Pb(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)儲備液，背景液中含有0.01 mol/L NaNO3和5 mL HNO3，具有較高的水離子強(qiáng)度以防止水解。通過將儲備溶液稀釋至某些濃度(1～200 mg/L)獲得Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的工作溶液。通過0.1 mol/L HNO3/NaOH溶液、NH4Cl-NH3緩沖液和六次甲基四胺緩沖液控制工作溶液的所需pH值。

1.3.1 接觸時間對吸附的影響以及吸附動力學(xué)

為研究接觸時間對吸附平衡的影響以及吸附動力學(xué)實(shí)驗，通過在30 ℃，pH=6吸附劑用量10 mg、C0為100 mg/L和150 mg/L和HMs體積25 mL的條件下，然后以150 r/min搖動，將Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)在預(yù)定時間內(nèi)濾出，同時移取上清液并通過0.22 μm孔隙四氟乙烯膜過濾分離，以測定剩余的HMs濃度。

平衡吸附容量(qe，mg/g)和吸附百分比(%)由以下等式[11-12]計算：

(1)

(2)

其中C0和Ce(mg/L)是HMs溶液的初始和最終平衡濃度，V(mL)是溶液的體積，m(mg)是吸附劑的質(zhì)量。

1.3.2 pH對吸附的影響

為了研究pH對HMs去除的影響，吸附劑用量10 mg、吸附溫度30 ℃、C0為100 mg/L和150 mg/L和HMs體積25 mL的條件下。將HMs溶液的pH從1調(diào)節(jié)至6然后將150 r/min在下振蕩24 h，移取上清液并通過0.22 μm孔徑的膜過濾分離，加入顯色劑，用紫外分光光度計確定剩余的HMs濃度(λmaxCu=452 nm、λmaxPb=582 nm)。

1.4 重復(fù)再生實(shí)驗

為了研究吸附劑的再生，使用1% HNO3作為再生溶液。將吸附后的吸附劑用100 mL 0.1 mol/L的HNO3溶液和乙醇多次洗滌浸泡以解吸。為避免吸附劑在循環(huán)過程中的損失影響實(shí)驗準(zhǔn)確性，每一次循環(huán)吸附劑不少于三組平行試樣收集濾液，在60 ℃下真空干燥以進(jìn)行下一個吸附循環(huán)。進(jìn)行5次連續(xù)的吸附-解吸循環(huán)以探究吸附劑再生。在每個循環(huán)后，收集濾液進(jìn)行Uv-vis測試，計算去除效率。

2 結(jié)果與討論

2.1 β-環(huán)糊精聚合物的表征

2.1.1 紅外表征

圖5為CDP-CN，β-CD單體、TFPN和CDP-AM的FT-IR光譜。TFPN的FT-IR在2 235 cm-1處的吸光度為腈基伸縮振動，在1268 cm-1處為C—F拉伸振動[12]。β-CD單體在2 930 cm-1為脂肪族C—H鍵、1 030 cm-1處的強(qiáng)烈C—O伸展和3423 cm-1處羥基伸縮振動[13-15]。CDP-CN的顯示出1 268 cm-1的C—F拉伸振動，3 427 cm-1處的羥基[16]，以及1 487 cm-1苯環(huán)上的C—C，2 938 cm-1、1 024 cm-1分別是亞甲基的C—H和C—O—C的伸縮振動，結(jié)果證明了CDP-CN的形成。對于CDP-AM偕胺肟基的一些重要振動是3 482和3 340 cm-1處的譜帶，可以指定為反對稱和—NH2基團(tuán)的對稱拉伸模式。將3 170 cm-1的帶分配給O—H的伸縮振動。1656和923 cm-1處的譜帶分別被指定為肟基的C—N拉伸模式和N—O拉伸模式[10]。

圖2 TFPN、β-CD、CDP、CDP-AM的紅外光譜Fig 2 Infrared spectra of TFPN, β-CD, CDP, CDP-AM

2.1.2 ζ電位分析

為了研究CDP-AM聚合物的質(zhì)子化程度，測量了不同pH值下CDP-AM聚合物的ζ電位，如圖3所示。隨著pH值增大，ζ電位值降低。當(dāng)pH值<4時，β-CD聚合物被質(zhì)子化并攜帶較多正電荷；當(dāng)pH值>4時，ζ電位值急劇下降，此時HMs離子帶正電荷而CDP-AM聚合物帶負(fù)電荷，利于HMs吸附。

圖3 CDP-AM和CDP-CN聚合物在不同pH值下的ζ電位Fig 3 The zeta potential of CDP-AM and CDP-CN polymers at different pH values

2.1.3 熱重分析

如圖4所示，110 ℃時質(zhì)量損失7.97%歸因于吸附水的蒸發(fā)[17-19]。110～200 ℃時，TGA曲線保持穩(wěn)定。此外，因為DMF在該溫度范圍內(nèi)蒸發(fā)，但此范圍無DMF的質(zhì)量損失，說明成功除去DMF溶劑[20]。溫度超過200 ℃時，質(zhì)量損失為43.68%，這歸因于β-CD單體和四氟對苯二腈的分解，在高于500 ℃的溫度下，仍然存在18.06%的質(zhì)量損失，這可能是由于碳鏈的分解造成的[21]。CDP-AM在第一階段失重11.2%源于水分損失，其中100～380 ℃之間顯示質(zhì)量損失36.6%，200～380 ℃歸因于偕胺肟基損失引起的[9]。100～450 ℃損失率41.5%。CDP-AM聚合物分解的第二階段皆歸因于聚合物網(wǎng)絡(luò)的損失。

圖4 (a)CDP-CN和(b)CDP-AM的熱重分析結(jié)果Fig 4 TGA results of CDP-CN and CDP-AM

2.1.4 BET分析

氮吸附-解吸等溫線在100 ℃下脫氣不少于6 h，結(jié)果見圖5中表明，CDP-CN的BET表面積為72.5 m2/g，平均孔徑為3.54 nm，這證實(shí)了CDP-CN的BET表面積較大。而經(jīng)過改性后的CDP-AM比表面積相對較小，僅有15.3 m2/g，孔徑有所增大，所以BET圖中吸附-脫附曲線發(fā)生交叉現(xiàn)象，這是由于樣品比表面積較小所致，同時通過SEM圖片也可以看出，CDP-AM表面存在少部分微孔，說明吸附過程中存在少量網(wǎng)絡(luò)捕獲作用。

圖5 (a)CDP-CN和(b)CDP-AM的氮吸附-解吸等溫線，(c)CDP-AM的掃描電鏡圖像Fig 5 Nitrogen adsorption-desorption isotherm of CDP-CN and CDP-AM and SEM image of CDP-AM

2.1.5 固體核磁表征

圖6給出了CDP-CN，CDP-AM的13C NMR結(jié)果。103×10-6(C1)，74 ×10-6(C2，C3和C5)，84 ×10-6(C4)和60 ×10-6(C6)處為環(huán)糊精自身結(jié)構(gòu)，95×10-6和140 ×10-6時的共振(標(biāo)記為7和2)分別對應(yīng)于CDP-CN中新形成的烷氧基和芳香碳[12]；在CDP-AM中112.6 ×10-6(標(biāo)記為8)對應(yīng)于新形成的C=N鍵，150.89 ×10-6(標(biāo)記9)對應(yīng)于新形成的C-NH2鍵[22]，證明新形成了偕胺肟基。

圖6 CDP-CN和CDP-AM固態(tài)13C NMR光譜Fig 6 13C NMR results of CDP-CN and CDP-AM

2.1.6 XPS表征

還通過XPS表征證實(shí)了偕胺肟的功能化。CDP-AM的C1s，O1s和N1s以及總譜能級譜如圖7所示。C1s譜已解析為284.2 eV(C—O—C/CH)，286.7 eV(C—N/C—N)和287.6 eV(O—C—O)子峰值和292.2 eV(C—F)。N1s光譜顯示兩個峰，分別被胺和質(zhì)子化的胺基拆分為399.8 eV(C—NH2)和401.7 eV的胺和質(zhì)子化的胺基。O1s光譜可拆分為對應(yīng)于C—O(531.5 eV)，偕胺肟基中N—OH和環(huán)糊精結(jié)構(gòu)中的C—O—C(532.9 eV)和C—O(533.9 eV)。

圖7 CDP-AM的C1s，N1s，O1s以及CDP-CN和CDP-AM全譜掃描Fig 7 C1s, N1s, O1s and CDP-CN and CDP-AM full spectra scans of CDP-AM

2.2 分批吸附結(jié)果

2.2.1 接觸時間對吸附的影響以及吸附動力學(xué)

CDP-AM對HMs的吸附如圖8所示，考察了C0為100和150 mg/L的HMs溶液，盡管在早期還沒有達(dá)到吸附平衡，但是根據(jù)不同的吸附系統(tǒng)，隨著吸附劑和HMs之間接觸時間的增加，不同吸附系統(tǒng)的吸附平衡可以在4～5 h內(nèi)緩慢達(dá)到，吸附容量較可觀，尤其對于Pb(Ⅱ)的吸附效率可以接近80%，>270 mg/g。

圖8 接觸時間對CDP-AM吸附Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的影響，(a)(b)中插圖為對應(yīng)的二階動力學(xué)擬合Fig 8 Effect of contact time on the adsorption of Cu (Ⅱ) and Pb (Ⅱ) by CDP-AM. The inset in (a, b) is the corresponding second-order kinetic fitting

動力學(xué)實(shí)驗進(jìn)一步評估吸附過程隨時間的變化，動力學(xué)實(shí)驗數(shù)據(jù)通過偽一級如圖7和偽二級模型如圖7進(jìn)行模擬。偽一級動力學(xué)[23]和偽二階動力學(xué)模模型[24](3)和(4)一般表示為：

ln(qe-qt)=ln(qe)-K1t

(3)

(4)

其中k1(min-1)，k2(g/(mg min))分別是偽一級反應(yīng)和偽二級反應(yīng)的速率常數(shù)，qe(mg/g)和qt(mg/g)是該量在平衡和時間t分別的吸附容量。

Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)吸附的動力學(xué)參數(shù)如表1所示。Pb(Ⅱ)、C(Ⅱ)的偽二階模型的相關(guān)系數(shù)遠(yuǎn)高于偽一階模型。高相關(guān)系數(shù)值表明Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)吸附有利于偽二階過程，化學(xué)吸附是主要控制步驟[25]。

表1 CDP-AM吸附HMs的動力學(xué)參數(shù)

2.2.2 pH對吸附的影響

pH對Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)吸附的影響如圖9所示，吸附去除效率隨著pH值增大而增大，然而Pb(OH)2(s)的沉淀平衡常數(shù)為1.2×10-15，Cu(OH)2(s)的沉淀平衡常數(shù)為2×10-20[26]。堿性條件下Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)會產(chǎn)生沉淀，本實(shí)驗pH值為1～6，pH誤差±0.1，溫度30 ℃。

圖9 pH對CDP-AM吸附Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的影響Fig 9 Effects of pH on Cu(Ⅱ) and Pb(Ⅱ) adsorption by CDP-AM

pH對Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)吸附的影響是由Pb，Cu物種的靜電相互作用和分布引起的。酸性較強(qiáng)時，偕胺肟基中堿性的胺基高度質(zhì)子化[11]，具有陽離子的特征，而在隨著pH值升高，吸附容量較低。當(dāng)pH逐漸增大，同時Zeta電位數(shù)據(jù)也予以證明，體系攜帶大量負(fù)電，與重金屬離子之間存在靜電作用。重金屬離子首先被吸引到CDP-AM表面，然后進(jìn)行螯合，因此吸附容量大。

2.3 吸附等溫線及熱力學(xué)

2.3.1 吸附等溫線

在這項研究中，在吸附等溫線測試中，所有HMs的pH值為6±0.1，初始濃度依次為25，50，75，100，125，150 和200 mg/L，在303，313和323 K 3個溫度下測試吸附性能。使用了兩個常用的吸附等溫模型，即Langmuir等溫模型[27]和Freundlich等溫模型[28]，其中Langmuir等溫模型可分為線性(請參見公式(5))和非線性(請參見公式(6))進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其表示如下：

(5)

(6)

其中Ce是水溶液中HMs的平衡濃度(mg/L)，qe是吸附劑上吸附的HMs的量(mg/g)，qm是每單位重量吸附劑吸附形成完整單層的HMs的最大量。在表面上，KL表示吸附焓，應(yīng)隨溫度變化，是Langmuir平衡常數(shù)。

對于Freundlich等溫模型也可分為線性(請參見公式(7))和非線性(請參見公式8)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其表示如下：

(7)

(8)

其中Ce是水溶液中HMs的平衡濃度(mg/L)，qe是吸附劑上吸附的HMs的量(mg/g)，qm是每單位重量吸附劑吸附形成完整單層的HMs的最大量。KF和n分別是與吸附容量和吸附強(qiáng)度相關(guān)的Freundlich常數(shù)。

由圖10對等溫曲線的擬合并對比表2和表3的的模型參數(shù)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，Langmuir等溫線模型無論線性還是非線性整體優(yōu)于Freundich等溫模型，線性Langmuir等溫線模型的擬合結(jié)果具有最高的相關(guān)系數(shù)(R2)值，均大于0.99。通過對R2值的判斷，屬于單層吸附機(jī)理的線性Langmuir等溫線模型較好地解釋了CDP-AM對Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附過程。

圖10 三種不同溫度下CDP-AM吸附Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的等溫線，圖中(a)(b)及插圖為Langmuir線性及非線性等溫模型，(c)(d)及插圖為Freundich線性及非線性等溫模型Fig 10 Isotherms of Cu (Ⅱ) and Pb (Ⅱ) adsorbed by CDP-AM at three different temperatures. (a, b) Illustration are Langmuir linear and nonlinear isotherms. (c, d) Illustration are Freundich linear and nonlinear isothermal models

表2 CDP-AM對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的Langmuir等溫線模型參數(shù)

表3 CDP-AM對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的Freundich等溫線模型參數(shù)

2.3.2 吸附熱力學(xué)

研究了溫度對303、313和323 K時的吸附行為的影響，CDP-AM的吸附過程是吸熱還是放熱，自發(fā)或非自發(fā)的，計算了Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)吸附的熱力學(xué)參數(shù)。通過吸附等溫線獲得的數(shù)據(jù)通過Vant’Hoff方程計算，以評估包括焓變的熱力學(xué)參數(shù)(ΔH0)，熵變(ΔS0))和吉布斯自由能變化(ΔG0)。Van’t Hoff方程[29-30]可表示為公式(9)和(10)：

(9)

(10)

其中R是通用氣體常數(shù)(8.314 J/(mol·K)，T是以開爾文為單位的溫度。K0是吸附平衡常數(shù)。

通過繪制lnKd(Kd=qe/Ce)，Y軸的值是lnKd0的值，1/T為X軸，我們可以得到ΔG0的值。表4顯示了Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)在、303、313和323 K時的lnK0和ΔG0值。在298、303、313和323K在CDP-AM上的吸附，lnKd0與1/T的線性關(guān)系圖11所示，通過線性擬合可以計算出ΔS0和ΔH0的值。所有熱力學(xué)參數(shù)如表4所示。正的ΔH0值表明CDP-AM表面的吸附是一個吸熱過程。負(fù)ΔG0值表明HMs在CDP-AM上的吸附是一個自發(fā)過程。

圖11 擬合吸附熱力學(xué)參數(shù)的ln Kd對1/T關(guān)系圖Fig 11 ln Kd versus 1/T relationship for fitting thermodynamic parameters

表4 CDP-AM吸附的熱力學(xué)參數(shù)

2.4 吸附機(jī)理

偕胺肟基具有雙親結(jié)構(gòu)，偕胺肟基中堿性的胺基高度質(zhì)子化體系帶大量正電荷。在酸性較強(qiáng)的情況，由于與H+的競爭，胺基對重金屬離子絡(luò)合能力減弱，吸附量較小。隨著pH值增大，導(dǎo)致H+的競爭能力減弱，酸性羥基將會解離，胺基對重金屬離子的配位和螯合能力增強(qiáng)；并且肟羥基解離程度加大，產(chǎn)生氧負(fù)離子，此時Zeta電位數(shù)值急劇下降為負(fù)值，體系帶有大量負(fù)電，由于靜電作用，重金屬離子首先被吸引到CDP-AM表面，然后進(jìn)行螯合，由于靜電作用和螯合作用的協(xié)同效應(yīng)， 形成如圖12所示五元環(huán)，同時五元環(huán)的穩(wěn)定作用使金屬通過從亞氨基羥胺形式轉(zhuǎn)變?yōu)榘被啃问蕉粡?qiáng)烈螯合[31]。

圖12 CDP-AM的假想HM吸附機(jī)理Fig 12 Hypothetical HM adsorption mechanism by CDP-AM

2.5 重復(fù)再生實(shí)驗

圖13是重復(fù)再生實(shí)驗的數(shù)據(jù)。CDP-AM對于Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)吸附第一次移除率雖然只有70%左右，但在重復(fù)循環(huán)四次實(shí)驗去除效率仍舊可以保持在65%左右。表明了CDP-AM吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)很好的再生性、可重復(fù)性，通過含NaOH和乙醇的混合溶液洗滌、浸泡、再生得到的產(chǎn)物可實(shí)現(xiàn)多次循環(huán)吸附，并且吸附能力損失不大，這些特點(diǎn)使得該吸附劑有很大的應(yīng)用前景。

圖13 再生CDP-AM對于Cu (Ⅱ) 和 Pb (Ⅱ)重復(fù)去除率Fig 13 Removing efficiency of Cu (Ⅱ) and Pb (Ⅱ) by regenerated CDP-AM

3 結(jié) 論

本實(shí)驗制備了偕胺肟基改性的β-CD聚合物，通過紅外光譜、掃描電鏡、XPS等對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和分析，并首次將改性的聚合物用于除去Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)，得到如下結(jié)論：

(1)通過對Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)吸附的動力學(xué)分析，吸附過程屬于偽二階過程，化學(xué)吸附是控制吸附的主要步驟。

(2)在不同的pH值下，pH對Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)吸附的影響是由Pb，Cu物種的靜電相互作用和偕胺肟基螯合作用引起的。

(3)根據(jù)Langmuir等溫線線性擬合，Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)在30 ℃時的最大吸附容量分別為273.97和281.69 mg/g。在CDP-AM聚合物表面上的HM吸附過程被證明是吸熱和自發(fā)過程。經(jīng)過循環(huán)重復(fù)實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)可以在多個吸附-解吸循環(huán)后，仍然保持較高去除效率。