ReO4-温敏性离子印迹复合膜的制备及其吸附分离性能研究

作     者：赵生元 

作者单位：兰州理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈振斌

授予年度：2022年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：印迹复合膜 温敏性 吸附 ReO4- 

摘      要：铼以其独特的物化性能,在高新技术领域有着广泛应用。由于铼资源的稀缺性,对铼进行二次资源回收显得尤为重要。但二次资源成分复杂,传统分离富集方法难以有效分离纯化。因此亟需开发一种新型材料对铼二次资源进行有效分离回收,得到具有使用价值的铼资源。本论文通过以聚偏氟乙烯(PVDF)为基底膜,利用仿生多巴胺粘附改性技术和离子印迹技术对其进行功能化修饰,设计制备了ReO温敏性离子印迹复合膜,实现对ReO的特异性识别分离,表征了温敏性离子印迹复合膜的结构与形貌,对其吸附解吸性能、选择性、工艺条件以及重复使用性进行了详细研究,研究结果如下:1)首先通过聚多巴胺(PDA)与二氧化钛(TiO)共涂敷于PVDF表面,作为次级反应平台,随后利用RAFT试剂接枝温敏性N,N-二乙基丙烯酰胺(DEA),最后以N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)和丙烯酸(AA)为功能单体,ReO作为为模板物质,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)作为交联剂,氧化还原体系(HO-Vc)为引发剂,制备出TiO修饰ReO温敏性离子印迹复合膜(Ti-Re-TIICM)。理论研究表明,其动力学符合准一级动力学模型,等温吸附研究结果表明更符合Langmuir模型。吸附实验表明,在1.00 mmol/L ReO溶液中最大吸附量为0.0669 mmol/g,当干扰离子Mn O存在的情况下,最大吸附量为0.0293 mmol/g,分离度为3.05,解吸率为65.64%。制备最佳工艺条件为n(NHReO)/n(AA)=0.13,n(N-MAM)/n(AA)=0.59,n(EGDMA)/n(AA)=1.03,聚合温度为40℃,反应时间为24 h。2)为解决TiO不可控释放对材料吸附性能的影响,采用溶胶-凝胶法将Si O包覆于PDA@PVDF上来改善这一问题,制备了Si O修饰ReO温敏性离子印迹复合膜(Si-Re-TIICM)。理论研究表明,其动力学符合准一级动力学模型,等温吸附研究结果表明更符合Langmuir模型。吸附实验表明,在1.00 mmol/L ReO溶液中最大吸附量为0.1036 mmol/g,当干扰离子Mn O存在的情况下,最大吸附量为0.0542 mmol/g,分离度为4.37,解吸率为69.12%。制备最佳工艺条件为:n(NHReO)/n(AA)=0.13,n(N-MAM)/n(AA)=0.62,n(EGDMA)/n(AA)=1.00,聚合温度为40℃,反应时间为24 h。3)为进一步提升材料的吸附性能,引入无毒抗菌的壳聚糖(CS)来修饰膜材料,制备了CS修饰ReO温敏性离子印迹复合膜(CS-Re-TIICM)。理论研究表明,其动力学符合准一级动力学模型,等温吸附研究结果表明符合Langmuir模型。吸附实验表明,在1.00 mmol/L ReO溶液中其最大吸附量为0.1071 mmol/g,当干扰离子Mn O存在的情况下,最大吸附量为0.0556 mmol/g,分离度为3.90,解吸率为68.94%。制备最佳工艺条件为:n(NHReO)/n(AA)=0.13,n(N-MAM)/n(AA)=0.60,n(EGDMA)/n(AA)=1.00,聚合温度为40℃,反应时间为24 h。