天然印迹吸附树脂的合成及其对金(Ⅲ)离子的吸附作用机理

吸附树脂在贵金属分离与回收的应用中具有重要的意义，合成成本低、性能优良的树脂近年来颇受关注。本项目以自然界广泛存在的壳聚糖为基体，采用分子印迹技术，通过间接交联方式，合成活性基团可控、选择性高的印迹交联壳聚糖树脂。研究印迹吸附树脂对目标金属离子具高选择性的理论原因；掌握树脂微观形貌的变化规律及其对吸附性能的影响规律；研究树脂对金（Ⅲ）离子的吸附行为；结合树脂结构分析及形貌表征，阐明印迹吸附树脂对金（Ⅲ）离子的吸附作用机理。本项目的成功实施将为金的分离提取提供新的环境友好的吸附功能材料和吸附理论基础，并促进冶金、化学、环境等多学科的交叉融合，具有重要的学术意义。

金属离子的吸附分离方法由于其高吸附容量等特点在金属离子的回收分离方法中已经受到广泛的认可，但吸附树脂的高成本、低选择性等问题仍然限制着吸附树脂的广泛应用。本项目采用天然产物壳聚糖作为母体，合成了一系列以金属离子为印迹离子的吸附树脂，并研究其吸附特性。在研究中发现带有印迹金属离子的吸附树脂在吸附过程中较非印迹吸附树脂对目标金属离子具有更好的吸附选择性。通过在合成中研究官能团对相应目标金属离子的吸附作用，在吸附过程中通过引入巯基官能团，可以弥补由于壳聚糖交联而产生的吸附容量下降的影响，进而可以使吸附树脂在保证良好吸附量的前提下提高其对特定金属离子的选择性。通过对吸附树脂的吸附过程研究，发现多数吸附树脂具有较高的吸附速率，能在较短时间内达到超过90%的吸附率。在对吸附机理的研究中发现，在吸附树脂中对金离子吸附能发生作用的主要为壳聚糖链结构中的氨基和羟基，而在壳聚糖的交联过程中，由于消耗掉较多官能团而造成了吸附性能的下降，本研究通过采用接枝等化学修饰方法可增加有效官能团数量，提高了吸附树脂的吸附性能。