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三羟基三聚氰胺和β-环糊精增强的低成本水凝胶吸附剂用于去除水中的Pb(II)和Ni(II)。

环境
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通过三羟基三聚氰胺和环氧氯丙烷交联PVA水凝胶,并加入吸附能力强的β-环糊精去除重金属离子。结果表明,加入8%的三羟基三聚氰胺,水凝胶的抗压强度提高了约20%。Langmuir等温线模型表明,该水凝胶对Pb(II)和Ni(II)的吸附能力分别达到505.9 mg/g和286.7 mg/g,去除水中低浓度重金属离子的效率超过99%。

水凝胶的合成方法如下。将PVA在90℃下搅拌溶解于去离子水中,得到90g/L的PVA溶液。然后,将2克β-环糊精、2毫升丙烯酰胺和2克丙烯酰胺加入到5毫升去离子水中,并搅拌混合物以溶解化合物。然后将所得溶液加入到20mL的PVA溶液中。加入甲基双丙烯酰胺和过氧化二磺酸钾,并将混合物充分均匀地搅拌。搅拌过程中引入氮气保护混合溶液,在60 ℃下搅拌2 h后得到水凝胶。最后,以20 mL DMSO为溶剂,将4 mL ECH溶于DMSO中,再加入2 g NaOH。然后,将水凝胶浸入混合溶液中,在60 ℃下保持2 h,得到水凝胶。

通过XPS的Inrteraction研究表明,-COOH和-NH2与重金属离子之间存在强烈的相互作用。这些离子之间的结合离子交换起主导作用,而静电吸附和氢键起次要作用。氨基基团的吸附方式主要是配位吸附,这也可以解释低pH值下的高吸附能力。即使是环糊精也有一定的作用:β-环糊精对水凝胶的最大吸附量有较明显的提高,与不含环糊精的水凝胶相比,分别提高了21.3%(Pb(Ⅱ))和27.3%(Ni(Ⅱ))。

PVA水凝胶通过三羟基三聚氰胺和环氧氯丙烷交联,β-水凝胶对混合离子的吸附效率,pH=5,C0=100mg/L。

Wang, Z., Li, T.-T., Peng, H.-K., (…), Lou, C.-W., Lin, J.-H. (2021) Low-cost hydrogel adsorbent enhanced by trihydroxy melamine and β-cyclodextrin for the removal of Pb(II) and Ni(II) in water. Journal of Hazardous Materials 411,125029. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.125029

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