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摘 要

离子印迹技术是一种制备对特定离子具有选择性识别性的聚合物技术，具有很强选择识别性，随着科学技术以及工业水平的不断进步，离子印迹技术发展趋于完善。本文对表面离子印迹技术处理As(III)进行了深入研究，将合成的砷离子印迹聚合物（As(III)-IIP）和非离子印迹聚合物（NIP）在不同条件下进行吸附对比，通过测量吸附前后吸附液浓度发现：当pH = 6时，As(III)-IIP和NIP的吸附量均达到最大值，As(III)-IIP的吸附量为15.8 mg/g，NIP的为4.5 mg/g。当初始浓度达到30 mg/L As(III)-IIP和NIP达到吸附平衡，吸附量分别为16.1 mg/g和4.9 mg/g。As(III)-IIP和NIP达到吸附平衡所需时间均为50 min。在二元竞争吸附体系中，IIP的吸附量基本无变化，说明IIP印迹效果较好。从上述结果可以看出，As(III)-IIP在不同条件下的性能均优于NIP，说明As(III)-IIP的印迹效果较为明显。

关键词：离子印迹聚合物 表面印迹技术 选择性吸附 pH

Arsenic ion imprinted polymer preparation and selective adsorption of As (III)

Abstract

Ion imprinting technology is a kind of polymer technology with selective recognition for specific ions, it has strong selective recognition. With the continuous progress of scientific technology and industrial level, the development of ion imprinting technology tends to be perfect. In this paper, we conducted an in-depth study on the treatment of As by surface ion imprinting technology, and compared the adsorption of synthetic arsenic ion imprinted polymer (As (III) -IIP) and non-ion imprinted polymer (NIP) under different conditions. By measuring the concentration of the adsorption solution before and after adsorption, it was found that when pH = 6, the adsorption capacity of As (III) -IIP and NIP reached the maximum, the adsorption capacity of As (III) -IIP was 15.8 mg/g, and the adsorption capacity of NIP was 4.5 mg/g. When the initial concentration reached 30 mg/L As (III) -IIP and NIP reached adsorption equilibrium, the adsorption amounts were 16.1 mg/g and 4.9 mg/g, respectively. The time required for As (III) -IIP and NIP to reach adsorption equilibrium is 50 min. In the binary competitive adsorption system, the adsorption amount of IIP is basically unchanged, indicating that the IIP imprinting effect is better. From the above results, it can be seen that the performance of As (III) -IIP is better than NIP under different conditions, indicating that the imprinting effect of As (III) -IIP is more obvious.

Keywords: IIP；Surface imprinting technique；Selective adsorption；pH

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 前言 1

1.1 研究背景 1

1.2 砷的处理手段 1

1.2.1 沉淀法 1

1.2.2 生物法 2

1.2.3 膜分离法 2

1.2.4 离子交换法 2

1.2.5 电解法 3

1.2.6 吸附法 3

1.3 表面印迹技术 4

1.3.1 分子印迹技术 4

1.3.2 离子印迹技术 4

1.4本课题的目的 4

第二章 实验部分 6

2.1 实验所用试剂及仪器 6

2.1.1 实验所用试剂 6

2.1.2 实验所用仪器 6

2.2 实验方法 7

2.2.1 实验原理 7

2.2.2 载体的制备 7

2.2.3 吸附实验 8

2.2.4 原子荧光光度计的应用 8

第三章 结果与讨论 10

3.1 pH对吸附剂吸附量影响 10

3.2吸附液初始浓度对吸附剂吸附量的影响 11

3.3 吸附剂最快饱和吸附时间 12

3.4 吸附剂选择性 12

第四章 结论与展望 14

4.1 结论 14

4.2 展望 14

参考文献 15

致 谢 18

第一章 前言

1.1 研究背景

重金属元素砷作为一种变价元素在自然界中普遍存在，其在地壳中的自然丰度位于第20位，土壤中和水体中主要以As(III)和As(V)的含氧酸盐形式存在，然而单质砷在自然界中却很难被我们的仪器探测并找到。土壤中的砷主要来源有自然作用和人为活动两个方面，其中，自然作用包括火山爆发、矿物风化、森林火灾以及地质成因等^[1]，在人为活动方面主要来源就包含矿物的开采、工业生产所需要的各种金属的冶炼过程、耕种中化肥农药的施用、还有用于取暖的煤矿燃烧和作为燃料的煤矿燃烧等。砷和它的一系列化合物会给生物及其周围的环境带来很严重的污染，甚至引发严重后果。砷的急性中毒剂量是0.07-0.2 g，致死剂量为0.1-0.3 g^[2]。砷中毒可以使得细胞的代谢功能发生障碍，代谢功能发生障碍后首先会危害到神经细胞，从而导致细胞死亡，从而会引起神经衰弱症侯群和多发性神经炎等疾病^[3]。而且慢性砷中毒也伴随着致畸致突变的可怕结果^[4]。因此寻找砷的处理手段是当今我国甚至世界重视的环境问题之一^[5]。

1.2 砷的处理手段

1.2.1沉淀法

（1）硫化物沉淀法。三价砷可以与二价硫形成雌黄型或无定形硫化物沉淀，而且这种沉淀物的溶解度很低，可以有效的去除废水中的砷^[7]。但这种方法也存在一些弊端，因为在反应过程中会不可避免的产生剧毒的硫化氢气体，生产条件差。此外硫化砷废渣的性质不够稳定，在pH较高的情况下会在空气中被氧化从而再次释放出砷。

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