聚氨酯泡塑改性及其对金离子吸附过程研究

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作者：

马怡飞

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摘要：

聚氨酯泡沫塑料广泛用于地质样品中金元素的分离富集,但是直接使用聚氨酯泡沫塑料吸附金面临的最大问题是选择性较差和吸附率较低(约为80%).本文系统地分析了使用泡塑富集钨矿石,锑矿石,铅矿石中的金时结果严重偏低的原因,针对吸附金时最主要的干扰元素Sb和W提出了有效的解决方案,通过负载二苯硫脲制成二苯硫脲泡塑,大大提高了吸附的选择性,从而建立了使用泡塑吸附快速测定钨矿石,锑矿石,铅矿石中的金的检测方法.本文在提高泡塑对金元素的吸附率方面也做了大量研究.首先建立了经预处理后的聚氨酯泡沫塑料富集—电感耦合等离子体发射光谱法测定地质样品中金的方法.虽然经过预处理的泡塑对金的吸附率大大提高,但是线性范围仍然较窄,对高含量样品的吸附效果仍不乐观,因此对泡沫塑料负载吸附剂进行修饰,提高其吸附容量便成为了本文的一个研究方向.较无负载泡塑而言,载炭泡塑可有效提高泡塑对金的吸附能力,但现有制备载炭泡塑的方法制备效率都不高.本文建立了活性炭乙醇溶液制备载炭泡塑的方法,通过优化制备条件,包括负载介质的种类,试剂浓度,浸泡时间,使得制备载炭泡塑的时间大幅缩短,制备效率大大提高,目前制备100个载炭泡塑的时间可以控制在30 min之内,并结合ICP-OES建立了测定地质样品中金的方法.同时,本文采用静态吸附实验探讨了金离子在载炭泡塑上的吸附特性.研究了金溶液初始浓度(0.1,0.5,2.0,10.0 mg/L)和温度(5,25,50,75℃)对吸附容量的影响,并对吸附过程的热力学参数进行了计算,对等温吸附方程吸附动力学模型进行了模拟拟合.结果表明,金在载炭泡塑上的吸附为低温自发,放热的过程,反应20 min后基本达到吸附平衡,平衡吸附量随着温度的升高而降低,吸附速率由颗粒内扩散和膜扩散共同控制.等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合准二级动力学模型,拟合相关性R2大于0.9990,其吸附主要为单分子层的化学吸附.该研究对载炭泡塑法富集金的应用和改进具有指导意义.

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