新型杂化两性离子对膜设计、制备及脱除重金属离子机理研究

重金属废水污染已成为严重社会问题。膜分离技术是治理这种污染的有效方法，但目前存在膜热稳定性差、重金属离子脱除效率不高等缺陷，特别是对膜脱除重金属离子机理等科学问题缺乏研究，成为该技术推广应用的主要障碍，因此制备新型分离膜，探讨脱除重金属离子机理是克服现有技术缺陷的关键。本项目拟以重金属离子脱除为研究对象，选用杂化两性离子对膜为分离手段，对重金属废水污染等问题进行研究。内容主要包括：从杂化前驱体基团构建模式设计入手，制备新型杂化两性离子对膜，用该膜脱除废水模拟液中重金属离子；力求通过杂化技术提高膜热稳定性，通过构建新型基团模式提高重金属离子吸附量，通过数值拟合建立数学模型，从理论上将杂化前驱体基团构建模式、介质特性和脱除效率进行关联，探讨脱除重金属离子机理；进而优化制膜工艺，设计出满足重金属废水处理需要的杂化膜。本项目旨在揭示杂化两性离子对膜脱除重金属离子机理，为重金属废水治理提供科学依据。

重金属废水污染已成为我国严重的社会问题，膜分离技术是治理这种污染的一种有效方法。本项目从杂化前驱体基团构建模式的设计入手，系统地进行了溶胶–凝胶杂化前驱体及杂化膜（材料）的分子设计、制备和表征，筛选出4种杂化前驱体，制备了一系列热稳定性较高的两性离子对杂化膜（材料），并研究了其在脱除废水模拟液中重金属离子Pb2+, Cu2+等方面的应用。通过Lagergren一级和二级动力学理论模型，Langmuir和 Freundlich等温线理论模型以及内扩散模型(Intraparticle diffusion)的数值拟合，探讨了杂化前驱体基团构建模式与重金属离子脱除效率的关系，进而提出杂化两性离子对膜（材料）吸附脱除重金属离子Pb2+, Cu2+机理，获得了杂化两性离子对膜（材料）脱除重金属废水体系中重金属离子Pb2+, Cu2+的关键实验数据。相关结果可以为重金属离子废水的净化处理提供理论依据。