磷酸鋯及樹脂基磷酸鋯對重金屬的若干吸附特性研究

樹脂基磷酸鋯是一類新型的復合環(huán)境功能材料，在水體重金屬深度凈化方面有著廣泛的應用前景。其中，磷酸鋯具有無定形和晶形兩種形態(tài)，晶態(tài)差異對吸附重金屬性能的影響少有報道。此外，樹脂基磷酸鋯對重金屬一些特定的吸附性能有待進一步探討。
　　 通過制備無定形ZrP和晶形ZrP(以α-ZrP為例)，采用XRD、pH滴定進行結(jié)構(gòu)表征，并比較了兩者對鉛離子的吸附性能。靜態(tài)吸附實驗結(jié)果表明，ZrP和α-ZrP對鉛的吸附效果均受pH影響，兩者的吸附等溫線都能較好地符合Langmuir方程，但無定形ZrP對鉛的吸附量(1.5 meq/g)要明顯高于α-ZrP(0.2meq/g)。在競爭離子Ca2+大量存在下，ZrP對鉛的選擇性要遠好于α-ZrP。這表明在制備樹脂基磷酸鋯復合材料時選用無定形磷酸鋯更為合適。
　　 論文分別以強酸性大孔陽離子交換樹脂D-001、氯甲基化大孔苯乙烯-二乙烯苯共聚體CP作為母體，依據(jù)課題組專利技術制備出兩種樹脂基磷酸鋯(分別標記為ZrP-001與ZrP-CP)，并采用XRD、SEM、TEM進行了結(jié)構(gòu)表征。實驗特別驗證了樹脂基磷酸鋯的納米顆粒效應及潛在的Donnan膜效應對其吸附水體中微量鉛的影響。結(jié)果表明，擔載到樹脂內(nèi)的磷酸鋯的顆粒尺寸進一步納米化，相應的吸附容量也有明顯提高；D-001樹脂骨架上鍵聯(lián)的磺酸基團通過Donnan膜效應對水體中的微量鉛離子產(chǎn)生預富集與孔內(nèi)強化擴散作用，并導致工作吸附量與吸附選擇性均大大增強。這表明同時具備納米顆粒效應與Donnan膜效應的ZrP-001復合材料是一種極為有效的深度凈化重金屬廢水的環(huán)境材料。