摘要
近年来，镓在生产生活中应用广泛，但由于镓的稀缺属性及无独立矿石特性使得采取有效措施提取镓成为人们关注的重点。 通过表面接枝聚合的方法，以D301树脂为基材，丙烯酸(AA)为功能单体，制备出接枝材料D301-g-PAA，然后研究了D301-g-PAA对镓的吸附性能。研究表明当丙烯酸用量为7mL，w(APS)用量1.8%，反应温度55℃，反应时间11h时制备出对Ga(OH)4-吸附性能最优的D301-g-PAA。在25℃，pH=10下，吸附22h达吸附平衡，对Ga吸附量达到了365.43mg·g-1。吸附过程遵循Lagergren-first-order动力学模型且属于Freundlich型单层吸附，在Ga(OH)4-与Zn(OH)42-二元混合溶液中，D301-g-PAA对Ga(OH)4-选择性系数k为8.60，此外D301-g-PAA还拥有良好的重复使用性能。 采用表面接枝聚合的方法，在D301树脂表面接枝功能单体丙烯腈(AN)，制备出了接枝材料D301-g-PAN，采用FTIR，SEM对其进行了表征。制备过程中AN用量18mL，反应温度45℃，w(APS)用量2.0%，反应时间16h，制备出接枝率最高(19.77%)的D301-g-PAN，在1.0mol·L-1的NH2OH·HCl与1.0mol·L-1Na2CO3混合溶液中对其进行偕胺肟改性，制得偕胺肟材料D301-g-PAO。在pH=10，25℃下，吸附26h达吸附平衡，对Ga吸附量达到383.3mg·g-1。吸附过程遵循Lagergren-first-order动力学模型并且吸附过程属于Langmuir型单层吸附。与Zn(OH)42-相比，D301-g-PAO对Ga(OH)4-的吸附选择性系数k达到了16.82，此外D301-g-PAO还拥有良好的重复使用性能。 采用表面接枝与印迹同步进行的方法，以Ga(OH)4-为模板，丙烯酸为单体，N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂制备出表面离子印迹材料D301-g-IIPAA，制备过程中丙烯酸用量3mL，n(Ga(OH)4-)：n(AA)为0.5%，w(APS)用量2.5%，MBA用量5%，D301用量为0.3g时制备出对Ga(OH)4-吸附效果最好的D301-g-IIPAA。在25℃，pH=10下，20h达到吸附平衡时的吸附量为426.6mg·g-1，远大于非印迹材料(D301-g-NIPAA)的吸附量(170.8mg·g-1)。在Ga(OH)4-/Zn(OH)42-、Ga(Ⅲ)/Cd(II)二元混合溶液中，D301-g-IIPAA的吸附选择性系数k分别达到了118.24，56.78，D301-g-IIPAA对Ga(OH)4-表现出了优异的吸附选择性。吸附过程符合Pseudo-second-order模型并且属于Langmuir型单分子层吸附，吸附过程是自发进行且吸热的，另外D301-g-IIPAA还具有良好的重复使用性能。 根据离子印迹技术，以Ga(OH)4-为模板，戊二醛为交联剂，制备印迹材料D301-g-IIPAO，在pH=10，交联剂用量0.8mL，温度为298K，反应22h条件下可以制备出对镓离子具有良好吸附性能的印迹材料D301-g-IIPAO。在25℃，pH=10下，D301-g-IIPAO对镓吸附20h后达到吸附平衡，平衡吸附量可以达到488.06mg·g-1，比非印迹材料D301-g-NIPAO(189.6mg·g-1)有较明显的提升。选择性吸附实验表明在Ga(OH)4-/Zn(OH)42-、Ga(Ⅲ)/Cd(II)二元混合溶液中，D301-g-IIPAO对Ga(OH)4-的选择性系数k分别达到了108.71与72.88，远大于非印迹材料的选择性系数，说明D301-g-IIPAO对Ga(OH)4-具有优良的吸附选择性能。动力学拟合结果说明吸附过程更符合Lagergren-first-order模型。等温吸附拟合结果表明吸附过程更符合Langmuir型吸附模型，属于单分子层吸附，另外印迹材料D301-g-IIPAO还有良好的重复使用性能。
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