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                                                      CTS/PAMAM/SA/Ca2+水凝膠的制備及其對重金屬離子的吸附性能

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                                                      CTS/PAMAM/SA/Ca2+水凝膠的制備及其對重金屬離子的吸附性能    |    2023-01-18  |   
                                                          瀏覽量:177 | 
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                                                      隨著科學技術的發展,人們在重工業、輕工業和農業方面的活動越來越頻繁,導致大量含有各種有害物質的污水不斷排入自然界,其中包括重金屬離子。傳統上將密度大于4.5 g/cm的金屬離子稱為重金屬離子。重金屬離子作為一種不可降解的污染物,會隨著生物圈的循環不斷在食物鏈中積累,對人類和其他生物的健康造成極大的危害。其中,鎘(Cd)是國際癌癥研究機構列出的第一類致癌物。攝入低劑量可對人體器官、呼吸道和中樞神經系統造成嚴重損害。Cd中毒的癥狀有呼吸困難、胸悶、軟骨沉著、肺炎、肺水腫和器官癌變。銅離子(Cu)是人體必需的微量元素之一,對維持正常代謝具有積極作用。

                                                      然而過度的攝入銅會對腸道、胃、肝臟等重要器官產生負面影響,并對細胞成分造成損害。銅中毒的疾病有關節炎、肝硬化、類風濕關節炎、精神障礙、腹水、代謝障礙和囊性纖維化。研究一種能有效去除污水中銅離子(Cu2+)和鎘離子(Cd2+)的方法迫在眉睫。目前已經發展了膜分離法、離子交換法、溶劑萃取法和混凝法來降低污水中重金屬離子的濃度。但大多數方法效率低,二次污染嚴重,很難在實際應用中推廣。吸附法因其適用范圍廣、經濟效益高、去除效果好、無二次污染等優點,在眾多方法中脫穎而出,得到了廣泛的研究和應用。

                                                      水凝膠作為一種具有三維聚合物網絡結構的新型功能高分子材料,被廣泛應用于污水中重金屬離子污染物的去除。天津工業大學趙義平教授采用半溶解酸化溶膠-凝膠過渡法制備了殼聚糖/海藻酸鈉/鈣離子(CTs/SA/Ca2+)物理交聯雙網絡結構的水凝膠,無需添加化學交聯劑。同時,通過引入不同代的富氨基的支化聚酰胺胺來提高水凝膠的吸附能力,獲得了無二次污染、環保、吸附量高的CTS/PAMAM/SA/Ca2+水凝膠吸附劑。實驗結果表明,第三代超支化聚酰胺胺水凝膠的綜合性能最好。其對銅離子和鎘離子的最大吸附量分別可達174.82 mg/g和157.72 mg/g。

                                                      此外,通過對吸附過程影響因素的研究,發現水凝膠對銅離子和鎘離子的吸附行為符合準二級動力學模型和Langmuir吸附等溫模型。CTS/PAMAM/SA/Ca2+水凝膠具有吸附重金屬離子容量高、結構均勻、可循環利用等優點。作為一種制備簡單、性能優異的功能材料,具有良好的應用潛力和研究價值。

                                                      圖. CTS/PAMAM/SA/Ca2+水凝膠吸附重金屬離子機理示意圖

                                                      文獻來源:Heyu Sun, Jiang Zhan, Li Chen, Yiping Zhao*. Applied Surface Science 2023, 607, 155135.

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