聚苯乙烯系席夫碱螯合树脂的制备及其对Hg(Ⅱ)的吸附性能研究
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离子 交换 与 吸 附 ， ２ ０ １ ３ ， ２ ９ （ ３ ） ： ２ １ １—２ １ ９
Ｉ ＯＮ ＥＸＣＨＡＮＧＥ ＡＮＤ ＡＤ Ｓ ０ＲＰ Ｔ１ ０Ｎ
文章编号： １ ０ ０ １ ． ５ ４ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ２ １ １ — ０ ９
聚苯 乙烯 系席 夫碱螯合树脂 的制备 及其 对 Ｈｇ （ Ｉ Ｉ ）的吸 附性 能研 究
中图分类号 ：Ｔ Ｑ ４ ２ ５ 文献标识码 ：Ａ
口 水 污染 ຫໍສະໝຸດ 成 为 倍受 关 注 的全球 性 问题 ，特 别是 水体 中大 量 的重 金属 离 子 已经 并将继续
给人类生产生活带来严重危害。目前，水体重金属离子污染控制与治理方法主要有化学沉
淀法 、化 学氧 化／ 还 原法 、膜 处理 技 术 、离子 交换 法 及吸 附法 等 ［ １ 】 。其 中 ，吸 附法 因其吸 附效率 高 、材 料 低廉 易 得 、操作 简 单等优 点 受到 了人 们 的广 泛 关 注 。吸 附树脂 可 以通过特 殊 的螫 合基 团 以及 分子 间的作 用力 等 ，从水 溶液 中吸 附金 属离 子 和有 机 分子 ，并可在 一 定
合物 【 ９ 】 。含 席 夫碱 功 能基 高分 子吸 附材料 的制 备方 法简 单 ，原料 来源 广泛 ，在吸 附去 除水 中的金属 离子 有很 好 的应用 前 景［ ｉ ０ － １ １ ］ 。 本文将 含有 席 夫碱 基 团 的有 机 小分子 引入 到大孔 聚苯 乙烯 母体 中，得到聚 苯 乙烯系 席
夫碱 螯合树 脂 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ ，并研 究 了其对 水体 中 Ｈｇ （ Ｉ Ｉ ）污 染物 的吸 附去 除性 能 。
２ 材 料 与 方 法
２ ． １ 材 料和 仪 器 氯 甲基化 聚苯 乙烯 树 脂 （ Ｐ Ｓ Ｃ，平均 直径 １ ２ ～ １ ５ ｍｍ，平均 孔径 １ ４ ． ３ ｎ ｍ，交联度 ７ ％， Ｃ ｌ 含量 １ ８ ． ９ ２ ％） ，购 自西安蓝 晓树 脂厂 ；Ｐ Ｓ Ｃ树 脂 经蒸馏 水充 分洗涤 、 甲醇 抽提 ２ ４ ｈ后 ， 干燥 备用 ；水杨 醛 （ Ｓ Ａ ） ，化 学纯 ，天津 化学试 剂 公司 ；二 乙烯三 胺 （ ＤＥ Ｔ Ａ） ，分析 纯 ，国
于 翠 齐永 新 李彦锋料 宋 刚强 何 颖
兰州大学化学化工学院，生物化工及环境技术研究所，兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０
摘要 ： 通 过大孔氯 甲基 化聚苯 乙烯树脂 的化 学改性 ，制得 了与金属 离子具有 良好配位性 能的聚
苯乙 烯 系席 夫碱 螯合树脂 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ ，借 助红外光谱 、扫描 电镜和元素分析等 方法对 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ进行 了 表征 。 采用静 态吸 附的方法 ， 研究 了 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ树脂对水体 中 Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）的吸附性 能， 分别考察 了介质
ｐ Ｈ、 接触 时间、 金属 离子初始浓度等 因素对 Ｐ Ｓ ＣＳ吸附 Ｈｇ （ Ｉ Ｉ ）的影响 。 结 果表 明，当 Ｈｇ （ Ｉ Ｉ ）溶 液初始 浓度在 １ ０ ～ ２ ０ ０ ｍｇ ／ Ｌ范 围内，Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ对 Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）的去 除率均可保 持在 ９ ７ ％￣ Ｘ 上 ，显 示了良
好的Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）去除能力。 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ 对Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）的吸附过程符合准二级动力学模型和 Ｆ ｒ ｅ ｕ ｎ ｄ Ｈ ｃ ｈ等温吸
附模型 ，说 明该螯 合树脂对 Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）的吸 附是化 学吸 附和 物理 吸附的共 同结 果。 关键词 ：席 夫碱 ；吸附树脂 ；Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）
药化 学试 剂 公司 ；三 乙胺 ，９ ９ ％， 国药 化学试 剂 公司 。
红外 光谱 （ Ｆ Ｔ － Ｉ Ｒ）由 Ｎ ｉ ｃ ｏ ｌ ｅ ｔ ＮＥ ＸＵＳ ６ ７ ０ Ｆ Ｆ － Ｉ Ｒ型傅里 叶 红外光 谱 仪测 定 ，Ｋ Ｂ ｒ 压片， 波 数范 围为 ４ ０ ０ ０ ４ ０ ０ ｃ ｍ－ ；元 素分析 由 Ｐ ｅ ｒ ｋ ｉ ｎ — Ｅ ｈ ｎ ｅ ｒ 型２ ４ ０ ０ Ｃ Ｈ Ｎ 分 析仪 测定 ；扫描 电镜 由Ｆ Ｅ Ｉ 公司 的 Ｑｕ ａ ｎ ｔ ａ ２ ０ ０ Ｅ型 Ｅ Ｓ Ｅ Ｍ Ｃ Ｊ Ｅ Ｄ一 ２ ３ ０ ０ Ｘ． ｒ ａ ｙ观 测 ；溶液 ｐ Ｈ值用 ＨＡ ＮＮ Ａ ｐ Ｈ 计
・ ２ １ ２ ・
Ｉ ｏ ｎ Ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ａｄ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ０ １ ３ 年 ６月
吸 附材 料具 有 结构和 功 能可 设计 、使用 周期 长 、吸 附量大 等特 点 ，尤 其 是可借 助 结构设计
而赋 予所得 高分 子 吸 附材料 以优 良的吸 附选 择 性和特 定 的分离 能力 。 席 夫碱 是指 某 一化 合物 含有 的一 Ｃ ＝ Ｎ一 官能 团，席 夫碱 中氮 原子所 含 的孤对 电子及其 碳 氮双键 ， 皆可 以作 为 电子 给体 与 大多 数金属 原 子 （ 或 离子）配 位从 而 形成 稳定 性不 同 的配
的条件下洗脱再生 ，从而实现水中金属离子及有机物 的富集、分离和回收等 目的。吸附树 脂的化学和物理结构可 以根据实际用途进行设计、合成，这是其它分离材料无法实现的。 吸附材料来源广泛，包括很多天然或合成的有机、无机材料 ，如活性炭 ［ ６ ］ 、沸石【 ＿ 、合成
树脂 １ 等。
合成 高 分子 吸 附材 料 ，如 聚苯 乙烯 类等 ，其 吸 附作用 除 了 范德华 力 、氢键 外 ，还包括
化学键、螯合 、阴阳离子电荷作用等。与传统无机、天然有机吸附材料比较 ，合成高分子
｛ 收 稿 日期 ：２ ０ １ ２年 １ ２月 ２日 项 目基 金 ： 国家 水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重大 专 项 （ ２ ０ ０ ９ Ｚ Ｘ ０ ７ ２ １ ２ ． ０ ０ １ ． Ｏ ４ ） ；国 家基 础 科 学 人 才 培 养基 金 ． 能 力提 高 项 目 （ Ｊ ｌ １ ０ ３ ３ ０ ７ ）资助 ． 作 者 简介 ：－ ￣ － （ １ ９ ８ ６ 一 ） ，山东 省人 ，硕士 研 究生 ． 通讯 联 系人 ： Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｙ ｆ ＠ｌ ｚ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｃ Ｉ １
Ｉ ＯＮ ＥＸＣＨＡＮＧＥ ＡＮＤ ＡＤ Ｓ ０ＲＰ Ｔ１ ０Ｎ
文章编号： １ ０ ０ １ ． ５ ４ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ２ １ １ — ０ ９
聚苯 乙烯 系席 夫碱螯合树脂 的制备 及其 对 Ｈｇ （ Ｉ Ｉ ）的吸 附性 能研 究
中图分类号 ：Ｔ Ｑ ４ ２ ５ 文献标识码 ：Ａ
口 水 污染 ຫໍສະໝຸດ 成 为 倍受 关 注 的全球 性 问题 ，特 别是 水体 中大 量 的重 金属 离 子 已经 并将继续
给人类生产生活带来严重危害。目前，水体重金属离子污染控制与治理方法主要有化学沉
淀法 、化 学氧 化／ 还 原法 、膜 处理 技 术 、离子 交换 法 及吸 附法 等 ［ １ 】 。其 中 ，吸 附法 因其吸 附效率 高 、材 料 低廉 易 得 、操作 简 单等优 点 受到 了人 们 的广 泛 关 注 。吸 附树脂 可 以通过特 殊 的螫 合基 团 以及 分子 间的作 用力 等 ，从水 溶液 中吸 附金 属离 子 和有 机 分子 ，并可在 一 定
合物 【 ９ 】 。含 席 夫碱 功 能基 高分 子吸 附材料 的制 备方 法简 单 ，原料 来源 广泛 ，在吸 附去 除水 中的金属 离子 有很 好 的应用 前 景［ ｉ ０ － １ １ ］ 。 本文将 含有 席 夫碱 基 团 的有 机 小分子 引入 到大孔 聚苯 乙烯 母体 中，得到聚 苯 乙烯系 席
夫碱 螯合树 脂 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ ，并研 究 了其对 水体 中 Ｈｇ （ Ｉ Ｉ ）污 染物 的吸 附去 除性 能 。
２ 材 料 与 方 法
２ ． １ 材 料和 仪 器 氯 甲基化 聚苯 乙烯 树 脂 （ Ｐ Ｓ Ｃ，平均 直径 １ ２ ～ １ ５ ｍｍ，平均 孔径 １ ４ ． ３ ｎ ｍ，交联度 ７ ％， Ｃ ｌ 含量 １ ８ ． ９ ２ ％） ，购 自西安蓝 晓树 脂厂 ；Ｐ Ｓ Ｃ树 脂 经蒸馏 水充 分洗涤 、 甲醇 抽提 ２ ４ ｈ后 ， 干燥 备用 ；水杨 醛 （ Ｓ Ａ ） ，化 学纯 ，天津 化学试 剂 公司 ；二 乙烯三 胺 （ ＤＥ Ｔ Ａ） ，分析 纯 ，国
于 翠 齐永 新 李彦锋料 宋 刚强 何 颖
兰州大学化学化工学院，生物化工及环境技术研究所，兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０
摘要 ： 通 过大孔氯 甲基 化聚苯 乙烯树脂 的化 学改性 ，制得 了与金属 离子具有 良好配位性 能的聚
苯乙 烯 系席 夫碱 螯合树脂 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ ，借 助红外光谱 、扫描 电镜和元素分析等 方法对 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ进行 了 表征 。 采用静 态吸 附的方法 ， 研究 了 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ树脂对水体 中 Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）的吸附性 能， 分别考察 了介质
ｐ Ｈ、 接触 时间、 金属 离子初始浓度等 因素对 Ｐ Ｓ ＣＳ吸附 Ｈｇ （ Ｉ Ｉ ）的影响 。 结 果表 明，当 Ｈｇ （ Ｉ Ｉ ）溶 液初始 浓度在 １ ０ ～ ２ ０ ０ ｍｇ ／ Ｌ范 围内，Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ对 Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）的去 除率均可保 持在 ９ ７ ％￣ Ｘ 上 ，显 示了良
好的Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）去除能力。 Ｐ Ｓ Ｃ Ｓ 对Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）的吸附过程符合准二级动力学模型和 Ｆ ｒ ｅ ｕ ｎ ｄ Ｈ ｃ ｈ等温吸
附模型 ，说 明该螯 合树脂对 Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）的吸 附是化 学吸 附和 物理 吸附的共 同结 果。 关键词 ：席 夫碱 ；吸附树脂 ；Ｈ ｇ （ Ｉ Ｉ ）
药化 学试 剂 公司 ；三 乙胺 ，９ ９ ％， 国药 化学试 剂 公司 。
红外 光谱 （ Ｆ Ｔ － Ｉ Ｒ）由 Ｎ ｉ ｃ ｏ ｌ ｅ ｔ ＮＥ ＸＵＳ ６ ７ ０ Ｆ Ｆ － Ｉ Ｒ型傅里 叶 红外光 谱 仪测 定 ，Ｋ Ｂ ｒ 压片， 波 数范 围为 ４ ０ ０ ０ ４ ０ ０ ｃ ｍ－ ；元 素分析 由 Ｐ ｅ ｒ ｋ ｉ ｎ — Ｅ ｈ ｎ ｅ ｒ 型２ ４ ０ ０ Ｃ Ｈ Ｎ 分 析仪 测定 ；扫描 电镜 由Ｆ Ｅ Ｉ 公司 的 Ｑｕ ａ ｎ ｔ ａ ２ ０ ０ Ｅ型 Ｅ Ｓ Ｅ Ｍ Ｃ Ｊ Ｅ Ｄ一 ２ ３ ０ ０ Ｘ． ｒ ａ ｙ观 测 ；溶液 ｐ Ｈ值用 ＨＡ ＮＮ Ａ ｐ Ｈ 计
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Ｉ ｏ ｎ Ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ａｄ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ０ １ ３ 年 ６月
吸 附材 料具 有 结构和 功 能可 设计 、使用 周期 长 、吸 附量大 等特 点 ，尤 其 是可借 助 结构设计
而赋 予所得 高分 子 吸 附材料 以优 良的吸 附选 择 性和特 定 的分离 能力 。 席 夫碱 是指 某 一化 合物 含有 的一 Ｃ ＝ Ｎ一 官能 团，席 夫碱 中氮 原子所 含 的孤对 电子及其 碳 氮双键 ， 皆可 以作 为 电子 给体 与 大多 数金属 原 子 （ 或 离子）配 位从 而 形成 稳定 性不 同 的配
的条件下洗脱再生 ，从而实现水中金属离子及有机物 的富集、分离和回收等 目的。吸附树 脂的化学和物理结构可 以根据实际用途进行设计、合成，这是其它分离材料无法实现的。 吸附材料来源广泛，包括很多天然或合成的有机、无机材料 ，如活性炭 ［ ６ ］ 、沸石【 ＿ 、合成
树脂 １ 等。
合成 高 分子 吸 附材 料 ，如 聚苯 乙烯 类等 ，其 吸 附作用 除 了 范德华 力 、氢键 外 ，还包括
化学键、螯合 、阴阳离子电荷作用等。与传统无机、天然有机吸附材料比较 ，合成高分子
｛ 收 稿 日期 ：２ ０ １ ２年 １ ２月 ２日 项 目基 金 ： 国家 水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重大 专 项 （ ２ ０ ０ ９ Ｚ Ｘ ０ ７ ２ １ ２ ． ０ ０ １ ． Ｏ ４ ） ；国 家基 础 科 学 人 才 培 养基 金 ． 能 力提 高 项 目 （ Ｊ ｌ １ ０ ３ ３ ０ ７ ）资助 ． 作 者 简介 ：－ ￣ － （ １ ９ ８ ６ 一 ） ，山东 省人 ，硕士 研 究生 ． 通讯 联 系人 ： Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｙ ｆ ＠ｌ ｚ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｃ Ｉ １