论文摘要
本文以动物皮胶原纤维为底物，通过胶原-单宁-醛反应制备出了固化单宁吸附材料，并系统的研究了该吸附材料对Mo（Ⅵ）和V（Ⅴ）两种金属的吸附特性。研究了酸度（pH）、温度、初始金属离子浓度等因素对吸附容量的影响。研究了吸附平衡、吸附动力学、固定床吸附动力学、金属的吸附-解吸特性及Mo（Ⅵ）在二元及多元金属离子混合溶液中和V（Ⅴ）在多元金属离子混合溶液中的选择性吸附。同时研究了吸附材料对Mo（Ⅵ）—V（Ⅴ）的混合吸附，包括混合吸附固定床动力学、解吸实验和在多元混合金属离子中的选择性吸附。最后，依据对以上研究数据和结果的整理分析，得出了固化杨梅单宁吸附材料对Mo（Ⅵ）和V（Ⅴ）的可能吸附机理。该研究不仅为这类吸附材料在环保、冶金、医学等领域的广泛应用奠定了基础，而且对丰富单宁化学及吸附理论同样具有一定的科学意义。实验表明，当温度为303K时，Mo（Ⅵ）和V（Ⅴ）的初始浓度分别为1．042 mmolMo／L和2．75mmolV／L时，固化杨梅单宁的吸附量分别可达0．859mmol／g和1．013 mmol／g，同时随着温度升高，吸附容量变化不大，说明温度对吸附容量的影响不明显。进一步用Langmuir和Freundlich方程分析吸附平衡数据，发现固化杨梅单宁对Mo（Ⅵ）的吸附符合Freundlich方程，对V（Ⅴ）的吸附符合Langmuir方程。这说明Mo（Ⅵ）和V（Ⅴ）的吸附机理可能不同。研究Mo（Ⅵ）和V（Ⅴ）的吸附动力学发现，用拟二级速率方程（详见2．3．3）可以很好地描述固化杨梅单宁对Mo（Ⅵ）和V（Ⅴ）的吸附动力学，且由该方程计算出的平衡吸附量与实际测得值吻合得很好。由Mo（Ⅵ）的静态解吸实验发现，通过三次静态吸附-解吸实验，用0．02 mol／L的EDTA溶液作解吸液，能让Mo（Ⅵ）从固化杨梅单宁上较完全地解吸下来，且解吸后对Mo（Ⅵ）的吸附容量没有显著变化，说明0．02 mol／L EDTA能很好地使吸附剂再生，并循环使用。Mo（Ⅵ）、V（Ⅴ）的柱动力学吸附和解吸实验数据表明，采用0．1 mol／L HCl溶液和0．02mol／L的EDTA溶液就能将吸附在固定床上的V（Ⅴ）和Mo（Ⅵ）解吸下来，经解吸后再生柱的穿透点略有提前，穿透曲线的形状与新柱基本相同。Mo（Ⅵ）-V（Ⅴ）的固定床混合吸附表明，在室温条件下，溶液pH值为4．0时，先采用0．1mol／L HCl溶液就能将V（Ⅴ）洗脱下来但同时保留Mo（Ⅵ）不被洗脱，等到V（Ⅴ）洗脱完全之后再用0．02mol／LEDTA溶液就能将Mo（Ⅵ）完全洗脱下来，流出的解吸液浓度最高可达到进样浓度的23倍和18倍，从而实现了Mo（Ⅵ）、V（Ⅴ）的有效分离和富集，这预示着该新型吸附剂在水处理方面会有重要的应用价值。在多种金属离子的混合溶液中，固化杨梅单宁能对Mo（Ⅵ）和V（Ⅴ）进行选择性吸附。对于Mo（Ⅵ）-Ni（Ⅱ）、Mo（Ⅵ）-Cu（Ⅱ）和Mo（Ⅵ）-Re（Ⅶ）二元混合溶液中的选择性吸附，固化杨梅单宁对Mo（Ⅵ）的吸附率均大于95％；在Mo（Ⅵ）-Fe（Ⅲ）-Mn（Ⅱ）-Al（Ⅲ）四元混合溶液中，当温度为303K时，固化杨梅单宁对Mo（Ⅵ）的吸附率随Mo（Ⅵ）的初始浓度降低而升高，最高吸附率可达97．6％，表明固化杨梅单宁对Mo（Ⅵ）具有明显的吸附选择性，同时温度升高，吸附率上升，说明高温更利于Mo（Ⅵ）的选择性吸附。在V（Ⅴ）-Mg（Ⅱ）-Fe（Ⅲ）-Ni（Ⅱ）-Cu（Ⅱ）-Zn（Ⅱ）的多元混合溶液中，当pH=4．0时，随V（Ⅴ）的初始浓度降低，固化杨梅单宁对V（Ⅴ）的吸附率升高，最高可达92％，说明固化杨梅单宁对V（Ⅴ）具有明显吸附选择性，而温度对V（Ⅴ）的吸附选择性影响不大。在Ni（Ⅱ）-Cu（Ⅱ）-Fe（Ⅲ）-Zn（Ⅱ）-Mg（Ⅱ）-Mo（Ⅵ）-V（Ⅴ）七元混合金属离子溶液中，Mo（Ⅵ）、V（Ⅴ）吸附容量明显高于其它金属离子，说明固化杨梅单宁对Mo（Ⅵ）、V（Ⅴ）有很好的选择性。同时还表明高温有利于Mo（Ⅵ）、V（Ⅴ）的选择性吸附。因此，固化杨梅单宁可用于以上混合金属离子溶液中Mo（Ⅵ）和V（Ⅴ）的选择性吸附，从而起到分离、提纯和富集金属的目的，颇具实用价值。