稀散金属离子印迹聚合物的可控制备及选择性分离特性与作用机制

The selectivity separation, recycle and resource utilization of scattered metal ion play a crucial role in the development of special material. This project aims to investigate the action mechanism of function monomer and template ion and prepare a new adsorption material that possesses large adsorption capacity and good selectivity for indium (III) ion via surface imprinting technique. And above all, the new adsorption material can be applied for the selective separation and resource utilization of indium(III) ion from the aqueous solution. Two key scientific issues are proposed in the project, one is the action mechanism of function monomer and template ion; the other is the affinity of the between functional groups in ion imprinted polymer and indium (III) ion. Firstly, the basic law that finding function monomer matched with metal ion was proposed based on Lewis acid-base theory and hybrid orbital theory. Secondly, the action mechanism of the between metal ion and function monomer was analyzed in detail according to the result from Gaussian and the preparation process of indium(III) ion imprinted polymer was investigated. Finally, With the aim of selective separation and recycle indium(III)ion from aqueous solution, imprinting and recognition property of the between function group in new adsorption material and indium(III) ion was elaborated. The study can be helpful for the development of method about the selective separation of scattered metal and ion imprinting technology.

稀散金属的选择性分离、回收和资源化利用对特种材料的发展起着至关重要的作用。本项目旨在研究功能单体与模板离子之间的作用机理，并通过表面印迹技术制备一种对铟离子具有较大吸附容量、特殊选择性能的新型吸附材料，实现含铟废水中，铟离子的选择性分离和资源化利用。项目围绕“功能单体与模板离子之间的作用机理”与“铟离子印迹聚合物中功能基团与铟离子的亲和特性”2个基础科学问题展开。首先，基于Lewis酸碱理论和杂化轨道理论，揭示根据目标离子筛选出与之配位的功能单体的基本规律；其次，通过Gaussian计算，分析金属离子与功能单体之间的作用机理并研究铟离子印迹聚合物的制备工艺；最后，以选择性分离、回收铟离子为目标，系统阐述功能基团与铟离子之间的印迹和识别特性。该研究对稀散金属的选择性分离和离子印迹技术发展都具有重要的理论和应用价值。

稀散金属的选择性分离、回收和资源化利用无论是从资源综合利用的角度还是从国家战略的角度都具有重要意义。本项目旨在研究功能单体与模板离子之间的作用机理，并通过表面印迹技术制备一种对铟离子具有较大吸附容量、特殊选择性能的新型吸附材料，实现含铟废水中，铟离子的选择性分离和资源化利用。项目围绕“功能单体与模板离子之间的作用机理”与“铟离子印迹聚合物中功能基团与铟离子的亲和特性”2个基础科学问题展开。首先，基于Lewis酸碱理论和杂化轨道理论，揭示根据目标离子筛选出与之配位的功能单体的基本规律；其次，通过Gaussian计算，分析金属离子与功能单体之间的作用机理并研究铟离子印迹聚合物的制备工艺；最后，以选择性分离、回收铟离子为目标，系统阐述功能基团与铟离子之间的印迹和识别特性。.本项目通过巯基调节体系酸碱性，使其吸附空位能与In3+高度匹配，最终采用表面印迹技术制备得到一种能用于水溶液中In3+选择性分离、回收的新型吸附材料，该材料在30 min以内即可达到基本吸附平衡，整个吸附过程符合准二级动力学模型，；最大静态饱和吸附容量可达48.72 mg/g，吸附过程属于单分子层吸附，吸附等温线能用Langmuir模型进行描述，吸附过程在30 min以内基本达到平衡，且该材料对In3+具有明显的选择能力。该研究对稀散金属的选择性分离和离子印迹技术发展都具有重要的理论和应用价值。