金屬離子吸附材料

前言

一直希望能出一本專著，一本關(guān)于螯合吸附劑方面的專著，但一旦真的決定要付諸實施，又覺得底氣有些不足，畢竟出專著是要有些理論功底的，并且我們一直認(rèn)為出專著應(yīng)該是那些功成名就、德高望重、白發(fā)蒼蒼的老科學(xué)家的專利。另外，出專著會耗費(fèi)大量的精力，現(xiàn)在的教學(xué)科研工作又這么繁重，沒有太多完整的時間，所以出專著這個事一直沒能提到議事日程上來，這個愿望也一直沒能實現(xiàn)。促使我們下決心出版這本專著主要有兩個原因，一是因為我們這個課題組搞了十余年的螯合吸附劑研究，發(fā)表了百余篇論文，閱讀了無數(shù)的文獻(xiàn)資料，現(xiàn)在似乎也該出本書對前一階段的工作做個小結(jié)了。另外一個原因是，常常收到國內(nèi)外同行的來信，希望我們能為他們提供我們所合成的一些吸附材料的詳細(xì)數(shù)據(jù)。關(guān)于后面一個原因我們也有同樣的感受，在閱讀一些專著或資料時，經(jīng)?？吹揭恍┖玫膭?chuàng)意時，卻沒有詳細(xì)資料介紹，總感覺意猶未盡。既然這樣，我們?yōu)槭裁床蛔约撼鲆槐具@樣的書呢？恰好，在一次出席學(xué)術(shù)會議時，碰上了曾幫我們出版材料化學(xué)實驗教材的化學(xué)工業(yè)出版社的幾位編輯同志，跟他們聊起這個想法，他們覺得專著也不一定非得有多深奧的理論，最重要的是對讀者的科研教學(xué)工作有獨特的參考價值。我們覺得很有道理。于是，回來跟課題組的幾個成員一商議，大家都覺得應(yīng)該說干就干！最初，曾想把這本書命名為“螯合樹脂”，大家覺得這名字太專業(yè)，范圍限定得太窄；后來又想命名為“吸附劑化學(xué)”，又覺得這名字范圍太廣，怕誤導(dǎo)了讀者；最后，覺得命名為“金屬離子吸附材料”比較貼切，這樣既限定了吸附劑的使用范圍，不會使人誤解，同時又可以跟熱門的“材料”扯上關(guān)系，算是一舉兩得！眾所周知，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，冶煉、電解、電鍍、醫(yī)藥、染料等行業(yè)每年都需要排放大量含重金屬離子的工業(yè)廢水。由于重金屬污染物無法被生物降解和破壞，因此，一旦排入環(huán)境將會成為永久性污染，特別是這些重金屬離子通過土壤、水、空氣,尤其是食物鏈，進(jìn)入包括人體在內(nèi)的生物體內(nèi)，對人類及其他生物的生存造成嚴(yán)重危害。另外，隨著貴金屬資源的日益枯竭，對于貴金屬離子的回收利用也日益受到人們的重視。目前，對于含重金屬離子污水的處理以及貴金屬的回收有很多方法，如化學(xué)沉淀法、離子交換法、反滲透法、膜過濾法以及吸附法等，其中吸附法被認(rèn)為是最好的方法之一。金屬離子吸附材料是在離子交換樹脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來的能與金屬離子形成螯合物的一類無機(jī)或有機(jī)功能材料，具有選擇吸附性好、吸附容量大、吸附速度快、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點。有關(guān)金屬離子吸附材料方面的介紹已經(jīng)有一些專著出版，但其中大部分僅把它作為功能高分子材料的一種來介紹，內(nèi)容也主要偏重于有關(guān)原理方面，吸附材料主要以聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇等合成高分子及少量殼聚糖、纖維素、淀粉等天然高分子等傳統(tǒng)類型為主，而對于目前發(fā)展迅速的無機(jī)類吸附材料卻很少提及。目前，市場上專門以金屬離子吸附材料為主的專著尚不多見。本書共分八章，除了對傳統(tǒng)的有機(jī)高分子吸附材料，如酚醛樹脂基吸附材料、聚苯乙烯二乙烯苯基吸附材料、聚丙烯腈吸附材料、聚丙烯酸酯吸附材料、淀粉基吸附材料、纖維素基吸附材料、殼聚糖基吸附材料的近20年的進(jìn)展做了介紹外，還對無機(jī)吸附材料做了詳細(xì)介紹。同時，本書還花了大量篇幅介紹有關(guān)材料的詳細(xì)合成細(xì)節(jié)，我們認(rèn)為，這樣對讀者更有參考價值。為了節(jié)約篇幅，沒有對金屬離子吸附材料的發(fā)展歷史進(jìn)行介紹，而吸附理論方面也只是以附錄的形式介紹了幾種文獻(xiàn)中常用的吸附等溫方程以及吸附動力學(xué)方程。本書既可以作為博士生、碩士生和大學(xué)科研人員的參考書，又可作為企業(yè)應(yīng)用和開發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)的參考資料。本書由魯東大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院曲榮君、殷平、紀(jì)春暖編著，陳厚、邢國秀、郭磊、孫昌梅、王春華、高靜靜等參與編寫和收集資料。本書在編寫過程中，得到了山東省自然科學(xué)基金（編號Y2007B19）、山東省中青年科學(xué)家獎勵基金（編號2008BS04011、2007BS08027）、魯東大學(xué)校級創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)項目（編號08CXA001）的資助。本書在出版過程中參考了國內(nèi)外相關(guān)書刊，在此對有關(guān)作者表示衷心感謝!同時還得到了化學(xué)工業(yè)出版社編輯的大力支持和幫助，一并致以深深的謝意！囿于作者的水平，書中的缺點與疏漏在所難免，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

金屬離子吸附材料是一類對金屬離子具有高度吸附選擇性的新材料。本書系統(tǒng)介紹了近20年來無機(jī)、有機(jī)高分子金屬離子吸附材料的詳細(xì)合成方法、吸附性能及其在含有毒金屬離子廢水處理、貴金屬回收等領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。     本書可供環(huán)保、冶煉、電鍍、醫(yī)藥、染料、化工、分析化學(xué)等領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員和高校教師、本科生及研究生閱讀與參考。

書籍目錄

第1章　無機(jī)吸附材料 　1.1　活性炭和碳納米管 　　1.1.1　活性炭 　　1.1.2　碳納米管 　1.2　氧化物 　　1.2.1　金屬氧化物 　　1.2.2　二氧化硅 　　1.2.3　納米氧化物 　1.3　黏土 　　1.3.1　膨潤土（蒙脫石） 　　1.3.2　高嶺土 　　1.3.3　海泡石 　　1.3.4　蛭石 　　1.3.5　硅鎂石 　　1.3.6　綠坡縷石 　1.4　沸石分子篩 　1.5　類分子篩材料磷酸鹽 　　1.5.1　天然磷酸鹽 　　1.5.2　合成磷酸鹽 　1.6　無機(jī)吸附材料的研究展望 　參考文獻(xiàn) 第2章　酚醛樹脂基吸附材料 　2.1　以苯酚及其衍生物為基體的酚醛型離子交換/螯合樹脂 　2.2　醚化酚醛型離子交換/螯合樹脂 　2.3　含冠醚的酚醛型離子交換/螯合樹脂 　參考文獻(xiàn) 第3章　聚苯乙烯?二乙烯苯基吸附材料 　3.1　含氮、氧、硫、磷等配位原子或配位基的吸附材料 　3.2　含氮、硫原子等雜環(huán)功能基的吸附材料 　3.3　以含氮、硫假冠醚及杯芳烴為功能基的吸附材料 　3.4　以懸臂鍵連螯合功能基的吸附材料 　參考文獻(xiàn)第4章　聚丙烯腈吸附材料　4.1　直接功能化法制備PAN螯合纖維　　4.1.1　制備胺肟型螯合纖維　　4.1.2　制備含氮硫等多配位雜原子的螯合纖維1 　　4.1.3　制備脒鹽纖維 　　4.1.4　制備硫脲型螯合纖維 　　4.1.5　制備多胺基螯合纖維 　4.2　接枝功能化法制備PAN吸附材料 　　4.2.1　纖維基體 　　4.2.2　淀粉基體 　　4.2.3　殼聚糖基體　　4.2.4　木粉基體 　　4.2.5　橡膠粉基體 　4.3　共聚功能化法制備PAN吸附材料 　　4.3.1　共聚功能化法制備PAN螯合樹脂 　　4.3.2　共聚功能化法制備PAN螯合纖維 　參考文獻(xiàn) 第5章　聚丙烯酸酯吸附材料 　5.1　天然高分子改性的聚丙烯酸酯吸附材料 　　5.1.1　淀粉接枝聚丙烯酸酯吸附材料 　　5.1.2　殼聚糖接枝聚丙烯酸酯吸附材料 　　5.1.3　纖維素接枝聚丙烯酸酯吸附材料 　　5.1.4　聚蔗糖丙烯酸酯吸附材料 　5.2　水凝膠型丙烯酸酯吸附材料 　5.3　共聚合制備聚丙烯酸酯高分子吸附材料 　　5.3.1　交聯(lián)共聚制備聚丙烯酸酯吸附材料 　　5.3.2　接枝共聚制備聚丙烯酸酯吸附材料 　　5.3.3　一般共聚的丙烯酸酯吸附材料 　5.4　聚丙烯酸酯吸附材料研究新進(jìn)展 參考文獻(xiàn) 　第6章　淀粉基吸附材料 第7章　纖維素基吸附材料 第8章　殼聚糖基吸附材料 附文　獻(xiàn)中常用的等溫吸附方程及動力學(xué)方程 　1　等溫吸附方程 　2　吸附動力學(xué)方程 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 無機(jī)吸附材料隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，冶煉、電解電鍍、醫(yī)藥、染料等企業(yè)每年都要排放大量含重金屬離子的工業(yè)廢水，它們通過土壤、水、空氣，尤其是食物鏈，對人類的身心健康產(chǎn)生了嚴(yán)重危害。由于重金屬污染物很難被分解和破壞，一旦排入環(huán)境將導(dǎo)致永久性污染。因此，工業(yè)廢水的處理問題日益引起了國內(nèi)外科研工作者的關(guān)注，人們對處理這類污染物十分謹(jǐn)慎和重視，并且正在積極探索各種有效的治理途徑。常見的治理方法包括化學(xué)沉淀法、離子交換法、反滲透法、膜過濾法和吸附法等，其中吸附法作為重金屬離子工業(yè)廢水處理應(yīng)用中一種重要的物理化學(xué)方法，因其成本低、效果好、可操作性強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用。從廣義上來講，一切固體物質(zhì)的表面都具有吸附作用，但實際上只有具有很大比表面并且具有相應(yīng)活性的多孔材料才有著明顯的吸附作用，可用作吸附劑。所選擇的吸附材料要達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求，就需要其吸附能力強(qiáng)、吸附選擇性好、易再生、機(jī)械強(qiáng)度好、化學(xué)穩(wěn)定性好且價廉易得。在重金屬廢水處理過程中，應(yīng)用的吸附材料有木質(zhì)素類和殼聚糖類等生物質(zhì)類吸附材料、黏土和沸石等地質(zhì)類材料、聚乙烯基樹脂和硅膠基樹脂等合成類材料。在這一章里，我們將介紹活性炭、金屬氧化物、黏土、沸石分子篩等無機(jī)吸附材料處理含重金屬廢水的效果和研究進(jìn)展。1.1 活性炭和碳納米管1.1.1 活性炭活性炭是以煤、木材、果殼等為原料燒制而成的炭化物；經(jīng)過專業(yè)的活化處理后可形成豐富的微孔。它是以石墨結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的無定形碳，具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和高的比表面積，其表面含有一定量的含氧官能團(tuán)，可再生重復(fù)使用，其對重金屬吸附效果已被論證，是廣泛使用的吸附劑之一。目前全世界活性炭的年產(chǎn)量以百萬噸計，其中大約50％～60％用于水處理。一般在水處理中使用的活性炭，其比表面要求不一定很大，但是應(yīng)具有較多的過渡孔隙以及較大的平均孔徑?；钚蕴靠赏瑫r吸附多種金屬離子，吸附容量大，且機(jī)械強(qiáng)度良好，但是活性炭價格貴，使用壽命短，操作費(fèi)用高。

編輯推薦

《金屬離子吸附材料:制備·結(jié)構(gòu)·性能》為化學(xué)工業(yè)出版社出版。

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