聚乙烯亚胺改性纤维素泡沫的制备及对Cr(VI)的识别去除研究

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目前,吸附法用于废水中重金属的去除,其特点是所需设备简单、操作方便,但以活性炭为代表的传统吸附剂存在成本高、分离回收困难等缺点。因此,寻求价廉易得、吸附效率高且易分离回收的新型生物吸附剂有着重要意义。另外,固相表面荧光分析法具有简单快速、灵敏度高、选择性好等优点,在环境分析领域已显现出广阔的应用前景。
  本论文以棉纤维为原料,环氧氯丙烷为交联剂,聚乙烯亚胺(PEI)为改性剂,制备对Cr(Ⅵ)具有固相荧光识别与吸附功能的聚乙烯亚胺改性纤维素泡沫(PEI-CS)材料。在PEI-CS的制备过程中,系统研究了试剂比例、反应温度和时间等因素对PEI-CS吸附性能的影响,确定吸附剂的最佳制备条件。同时,利用扫描电镜(SM)、红外光谱(FT-IR)和X射线电子能谱(XPS)等分析技术对各步骤所制样品的表面形态、官能团种类和元素比例进行了表征。
  采用本研究所制备的PEI-CS吸附剂,以含Cr(Ⅵ)模拟废水为研究对象,研究溶液pH值、吸附剂投加量、吸附时间、反应温度和吸附质初始浓度等因素对PEI-CS吸附Cr(Ⅵ)的影响,探讨了相关吸附机理,同时研究了吸附剂PEI-CS的抗干扰能力和再生能力。研究结果表明:PEI-CS对Cr(Ⅵ)的去除率与吸附时间和温度呈正相关,与Cr(Ⅵ)初始浓度呈负相关。其中溶液pH对Cr(Ⅵ)的去除有强烈影响,当pH=3时,去除率达到最大值。PEI-CS对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学方程,Langnuir模型与Freundlich模型均能描述PEI-CS对Cr(Ⅵ)的吸附反应。
  基于制备吸附剂PEI-CS的最优条件制备PEI-CS固相荧光材料,建立液相中Cr(Ⅵ)的固相荧光分析方法。用365nm紫外光激发PEI-CS,识别其荧光性能;研究了Cr(Ⅵ)溶液浓度和体积、初始pH等条件对PEI-CS荧光识别Cr(Ⅵ)的影响,探究了该荧光检测材料的抗干扰能力。研究结果表明:PEI-CS在365nm紫外光照射下发射明亮的蓝绿色荧光。当pH介于2到8时,Cr(Ⅵ)的存在能使其荧光猝灭,且具有一定抗干扰能力,因此PEI-CS能在较宽pH范围(2-8)内有效识别Cr(Ⅵ)。PEI-CS检测Cr(Ⅵ)时,响应平衡时间为20min。在最优条件下,该方法对Cr(Ⅵ)的可视化识别与其浓度和体积有关,当浓度为0.5mg/L时,含Cr(Ⅵ)废水最小检测体积为25mL;当浓度为0.05mg/L,含Cr(Ⅵ)废水最小检测体积为1000mL。
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