回收低浓度有害重金属离子的磁性硫脲基-聚乙烯醇印迹聚合物制备及高选择性机制研究

Overinflated heavy metal ions (such as mercury, cadmium) do a serious damage to water environment and human health. Economic and safe recycling is very important for low concentration heavy metal ions in abundant industrial wastewater. Aiming to recycling difficulty resulted by the poor selectivity of solid phase adsorbent applied for treating some low concentration heavy metal ions in abundant industrial wastewater, magnetic heavy metal ion imprinting thiourea radical - polyvinyl alcohol (PVA) bead (m-M(II)-ITPB) functional composite materials will be prepared in this study, based on the basic principles of molecular imprinting. The effect of structure on adsorption performance for the m-M(II)-ITPB is studied by some characterization methods；The studies of adsorption isotherm and kinetics are carried out to explain the equilibrium adsorption mechanism and adsorption rate control mechanism. The composite materials will be applied to recycle selectively heavy metal ions in laboratory simulation wastewater and low concentration actual wastewater in Non-ferrous Metals Industry Corporation. The objective of these studies are to obtain new methods for selective recovery of heavy metal ions with m-M(II)-ITPB functional composite materials. The study provides a new experience for removal and recovery for low concentrations noxious metal ion in industrial wastewater and provides a reference for treating other pollutants in environment field.

镉或汞等重金属离子超标对水体环境及人体健康有巨大危害，经济环保地回收这些离子具有重要意义。本项目针对固相吸附材料对废水中低浓度镉或汞等离子选择性不好导致难以有效回收的问题，拟基于分子印迹原理，以聚乙烯醇(PVA)为基材、硫脲基化合物(氨基硫脲及脒基硫脲等)为功能单体、纳米Fe3O4为添加剂，制备系列高选择性磁性离子印迹硫脲基-PVA颗粒(m-M(II)-ITPB)；通过对该材料形成的表征分析，及吸附过程中的平衡吸附热力学和吸附动力学研究，以探明该系列印迹聚合物的官能团组成、结构与其对目标离子选择性吸附性能之间的关系，以及印迹聚合物对镉或汞等离子的吸附机理；利用模拟和工业废水，进行低浓度镉或汞等离子选择性回收的验证研究，以建立m-M(II)-ITPB印迹聚合物对镉或汞等金属离子回收的新方法。该研究将为冶金行业大量废水中低浓度毒害金属离子的回收提供借鉴，也为环境领域污染物的去除研究提供参考。

重金属离子超标对水体环境及人体健康有巨大危害，经济环保地回收这些离子具有重要意义。本项目制备系列硫脲基修饰高分子材料，包括硫脲改性聚乙烯醇、硫脲改性聚乙烯醇/聚丙烯酸、氨基硫脲改性聚乙烯醇、脒基硫脲改性聚乙烯醇/细菌纤维素等研究等，研究了制备过程涉及的反应机理及反应条件，通过对这些材料的表征分析，吸附过程中的平衡吸附热力学和吸附动力学研究，明确硫脲基修饰高分子材料的官能团组成、结构与其对目标离子的选择性吸附性能之间的关系，探明了硫脲类对聚乙烯醇修饰改性的机理及进行重金属离子吸附的机理，解释了硫脲基高分子材料对低浓度铜银等重金属离子的选择性原因：通过软硬酸碱理论进行解释。. 在硫脲基高分子材料的基础上，利用印迹技术制备了系列m-M(II)-ITPB印迹聚合物，包括铜离子印迹聚合物( Cu(Ⅱ)-IIGPM )、TiO2/壳聚糖离子印迹选择性吸附Cu2+机理研究等。探明了制备过程印迹形成所涉及的反应机理及反应条件；明确印迹聚合物的官能团组成、结构与其对目标离子的选择性吸附性能之间的关系，研究纳米氧化物TO2的添加对重金属离子选择性的影响；利用低浓度铜银等重金属离子的模拟废水，进行材料选择性回收的验证研究，研究结果表明系列m-M(II)-ITPB印迹聚合物对目标离子均体现出较好的选择性。. 通过上述研究建立了一些硫脲基修饰高分子吸附材料和系列m-M(II)-ITPB印迹聚合物吸附材料对废水中铜银等离子的回收的新方法，在上述研究的基础上，进一步开拓了光刺激对重金属离子的选择性吸附，如具有光刺激性能的偶氮基（AzO）AzO-g-C3N4、偶氮基壳聚糖材料对铜离子的光刺激吸附等，未来进一步结合离子印迹技术进行拓展性研究。. 本项目的研究将为冶金行业大量废水中低浓度毒害金属离子的回收提供借鉴，也为环境领域低浓度污染物的去除研究提供参考。