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柔性交联PEI聚合物的制备及对Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)的吸附研究

张志燕

柔性交联PEI聚合物的制备及对Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)的吸附研究

张志燕1
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作者信息

  • 1. 湖南理工学院
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摘要

随着科技水平的不断提高,Au(Ⅲ)和Pd(Ⅱ)的应用在人类社会中起到了至关重要的作用,已经成为社会生活中必不可少的元素。生活产品中就含有很多的贵金属元素,遗弃的这些贵金属离子渗入地下水后,不仅是浪费资源,也对生态环境造成不良影响。因此,贵金属的富集成为一个重要课题,其中,吸附法因其能耗低,耐受性好和成本低等优势,成为富集贵金属的重要手段。聚乙烯亚胺(PEI)是一种低成本,毒性小,支化状的多胺类有机物,氨基中丰富的氮元素对贵金属有较好的亲合配位能力。本论文选取戊二醛、环氧氯丙烷、六亚甲基二异氰酸脂等柔性交联剂作为交联对象与聚乙烯亚胺进行交联,合成3种高效吸附剂,用于回收贵金属化合物。为了解材料性能,进行了条件实验和相关表征,研究呈现出以下结论: 1.以PEI和戊二醛为原料通过溶剂热法一步合成,成功制备了新型吸附剂命名为PEI-GA。结果表明,该材料的适应pH范围较广,在0.1-3 mol/L HCl的条件下不溶解,耐酸性较好;可快速高效吸附低浓度Au(Ⅲ)和Pd(Ⅱ),更符合伪二阶;吸附等温的实验结果表明理论最大吸附分别为2589和492 mg/g,符合Sips模型;PEI-GA对Au(Ⅲ)和Pd(Ⅱ)吸附过程的是熵增的吸热过程,具有良好的选择性和重复性能。 2.采用溶剂热法将PEI与环氧氯丙烷一步交联,成功制备了新型吸附剂命名为PEI-ECH。该材料具有优异的热稳定性,适宜在酸性条件下吸附。在25 ℃下保持对Au(Ⅲ)和Pd(Ⅱ)最大吸附量为2700和660 mg/g;温度升高到55 ℃,吸附Au的量保持在5000 mg/g;属于吸热熵增的自发过程;具有良好的选择性和重复利用性能。 3.通过溶剂热法使六亚甲基二异氰酸酯与PEI交联,制备成的有机聚合物吸附剂命名为PEI-HDI。在pH=1-5的条件下对去除水溶液中的Au(Ⅲ)效果更好,对11.23 mg/L和87.59 mg/L的Au(Ⅲ)吸附率达到99%,对72.3 mg/L的Au(Ⅲ)在1 h达到99%,后达到100%的吸附率。Sips模型更好拟合,理论qmax达到1872 mg/g,吸附过程为自发吸热反应,选择性优异和重复利用性良好。

关键词

聚乙烯亚胺/制备工艺/柔性交联剂/三价金/二价铅/吸附性能

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授予学位

硕士

学科专业

化学工程与技术

导师

唐课文

学位年度

2023

学位授予单位

湖南理工学院

语种

中文

中图分类号

TQ
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