可视化离子印迹材料选择性净化水体中重金属作用机理研究

It is well known that heavy metal inos are highly toxic. Due to their high solubility in water, they are easy to enter the food chain, and make huge dangers to human's healthy. So, it is important to develope quick, convenient and highly effective methods to detect and remove the heavy metal ions present in water. To solve the abve problems, we are working on developing an optical heavy metal ions capture thechnolgy, which based on the chromogenic reactions of heavy metal ions and some organics and ionic impriting technology. The materials devoloped from this technology have highly selective properties toward the target ions, furthermore, they can change their colors quickly and obviously after the adsorption, and their chromaticities have linear relationship with the concentration of adsorbed ions. So these materials can be used to qualitatively and quantitatively detect target heavy metal ions in short time, at the same time, remove the ions by their high adsorption abilities. The research of this project can provide theoretical and technological referrences for developing quick and convenient methods to detect and remove heavy metal ions, and recover noble metal ions.

众所周知重金属离子的危害巨大。其在水体中高度可溶，极易进入食物链，从而对人民群众的生命安全造成严重威胁。因此，发展快速、方便、高效的水体中重金属离子检测和净化方法意义重大。基于重金属离子易与某些指示剂显色的原理，以及离子印迹技术，我们拟发展一种可视化的重金属捕获技术。基于该技术制备的材料具有对目标重金属离子高度特异的吸附性能，并且吸附后可产生快速明显的颜色变化，色度与吸附目标离子浓度呈线性关系，因此可用来快速定性定量检测目标重金属离子，同时，高效的吸附性能也可净化重金属离子。本课题的研究可为发展方便快捷的重金属离子选择性检测和净化，以及贵重金属离子的选择性回收利用提供理论和技术支撑。

众所周知，重金属离子的危害巨大。其在水体中高度可溶，极易进入食物链，从而对人民群众的生命安全造成严重威胁。因此，发展快速、方便、高效的水体中重金属离子检测和净化方法意义重大。本课题主要基于对金属离子的检测和去除，发展了一系列的材料和方法。.本课题主要研究内容如下：1.制备了一种基于邻菲啰啉和壳聚糖的纳米吸附剂，记为Phen/Cs。实验结果显示，Phen/Cs可有效地同时吸附和快速检测Fe2+和Cu2+。对Fe2+和Cu2+的最大吸附量分别为107mg/g和150mg/g。Phen/Cs在吸附Fe2+或Cu2+后可在数秒内从原来的淡黄色转变为红色或绿色，并且色度与所吸附的相关金属离子深度成正比，据此可定性和定量地检测Fe2+和Cu2+；2.制备了一种基于氧化石墨烯和聚（N-异丙基丙烯酰胺）和纳米吸附剂，记为GO/PNIPAm。实验结果显示，GO/PNIPAm同时具有两个功能区域。GO区域负责无机物如Pb2+的吸附，PNIPAm区域负责有机物4-NP的吸附。有机物和无机物被吸附至材料不同的区域，在吸附的过程中不会彼此干扰，从而提高吸附效率。而且，由于吸附的机制和位点不一样，Pb2+和4-NP可以被依次脱附。所以洗脱下来的Pb2+和4-NP不会混和在一起，这对于高纯度地回收它们具有重要意义。这一新型材料对于同时高效去除及回收有机，无机资源物质具有积极意义；3. 制备了一种基于MOF UiO-66-NH2和显色剂CPA-MA的纳米复合吸附剂，记为UiO-66-NH2/CPA-MA。实验结果显示，在Ce4+浓度为10 to 60 mg/L范围内，UiO-66-NH2/CPA-MA能快速地从草绿转变为淡青色，在Ce4+浓度为100 to 300 mg/L范围内，UiO-66-NH2/CPA-MA又能快速地转变为浅绿色。而遇到其它金属离子时，即使浓度比Ce4+高几倍，也不能使UiO-66-NH2/CPA-MA变色。因此，可以依据UiO-66-NH2/CPA-MA颜色的变化，定性和定量地检测Ce4+。同时，UiO-66-NH2/CPA-MA还可以快速通过吸附作用高效地去除稀土离子Ce4+。