用于吸附重金屬離子的螯合樹(shù)脂表面改性研究進(jìn)展

陳佑寧，趙 維，曹 蕾

(咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000)

用于吸附重金屬離子的螯合樹(shù)脂表面改性研究進(jìn)展

陳佑寧，趙 維，曹 蕾

(咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000)

螯合樹(shù)脂廣泛應(yīng)用于重金屬離子處理。綜述了螯合樹(shù)脂表面改性的研究進(jìn)展，探討了各種表面功能基團(tuán)對(duì)螯合樹(shù)脂吸附容量的影響，分析了幾種表面改性方法的特點(diǎn)，為新型螯合樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)和利用提供參考。

螯合樹(shù)脂；吸附；表面改性；重金屬離子

螯合樹(shù)脂是一類(lèi)能與金屬離子形成配位絡(luò)合物的功能高分子材料，對(duì)重金屬離子具有分離與富集作用，在重金屬?gòu)U水處理中應(yīng)用廣泛。評(píng)價(jià)螯合樹(shù)脂性能的兩個(gè)重要指標(biāo)是吸附容量和吸附選擇性，螯合樹(shù)脂表面的功能基團(tuán)主要決定吸附機(jī)理和選擇性，而功能基團(tuán)的密度則是決定吸附容量的主要因素之一。因此，對(duì)螯合樹(shù)脂進(jìn)行改性研究主要包括兩個(gè)方面：(1)開(kāi)發(fā)高效、有選擇性的功能基團(tuán)；(2)選擇合適的表面修飾方法，提高樹(shù)脂表面功能基團(tuán)的密度，進(jìn)而提高樹(shù)脂的吸附容量。作者主要從以上兩個(gè)方面探討用于吸附重金屬離子的螯合樹(shù)脂表面改性研究進(jìn)展，為新型螯合樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)和利用提供一定參考。

1 功能基團(tuán)的研究

當(dāng)螯合樹(shù)脂基體骨架上連接含有O、N、S、P、As等未成鍵孤電子對(duì)的螯合功能基時(shí)，能選擇性地螯合特定的金屬離子。在以聚苯乙烯為基體的螯合樹(shù)脂中，功能基團(tuán)以配位原子或配位基團(tuán)的形式存在于樹(shù)脂中。表1列舉了螯合樹(shù)脂中常見(jiàn)的配位原子和配位基[1]。

表1 主要配位原子和配位基

Tab.1 Major coordination atoms and

1.1 含N配位原子或配位基的螯合樹(shù)脂

含N配位基有多種功能基，其中氨基胍為較強(qiáng)的有機(jī)堿(pKa=11)，質(zhì)子化后可以形成多種異構(gòu)體(圖1)。

圖1 氨基胍在酸性條件下的互變異構(gòu)體Fig.1 The tautomer of aminoguanidine under acidic condition

Ma等[2]通過(guò)氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯基苯在相轉(zhuǎn)移催化劑存在下與雙氰胺反應(yīng)合成一種含有氰基胍的螯合樹(shù)脂，該樹(shù)脂可以選擇性吸附Hg2+；Dorata等[3]合成了含氨基胍的螯合樹(shù)脂(圖2)，該樹(shù)脂在0.1

～1 mol·L-1HCl介質(zhì)中對(duì)[AuCl4]-的吸附量為68 mg·g-1，隨著Cl-濃度增加，樹(shù)脂對(duì)Au3+的吸附量降低，這是由于[AuCl4]-與Cl-之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附。

圖2 含氨基胍的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.2 Chelating resin containing aminoguanidine

含多乙烯多胺(乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺)的螯合樹(shù)脂對(duì)過(guò)渡金屬離子具有很強(qiáng)的螯合能力。Niyazi等[4]以聚苯乙烯-二乙烯苯為原料，先合成了氯磺化聚苯乙烯，然后與過(guò)量的三乙烯四胺反應(yīng)得到相應(yīng)的磺酰胺衍生物，再通過(guò)與過(guò)量的氯乙酸鉀反應(yīng)，使聚合物中的胺基幾乎定量地被羧甲基化，得到含3個(gè)叔胺基團(tuán)和4個(gè)羧甲基的螯合樹(shù)脂(圖3)，樹(shù)脂中含有胺基和羧基兩種功能基，對(duì)Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+的吸附量皆為理論吸附量的1.5～2倍，可能是由于1 mol二乙烯三胺四乙酸功能基能與多于1 mol的金屬離子螯合。

圖3 含胺基和羧基的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.3 Chelating resin containing amino and carboxyl groups

1.2 含O配位原子或配位基的螯合樹(shù)脂

O原子在螯合樹(shù)脂中可以多種形式存在，常見(jiàn)的有-OH(醇或酚羥基)、-O-(鏈狀醚鍵或冠醚)、-CO-(羰基)、-COOH、-COOR等。以O(shè)為配位原子的螯合基團(tuán)大多屬于硬堿型[5]，因此，根據(jù)“軟親軟，硬親硬，軟硬搭配不穩(wěn)定”的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，該類(lèi)樹(shù)脂對(duì)屬于硬酸的金屬離子如堿金屬、堿土金屬以及Mn2+、Al3+、Co2+、Fe3+等離子應(yīng)具有良好的配位作用。

含有大量羥基的聚乙烯醇(PVA)類(lèi)樹(shù)脂研究得最多，PVA樹(shù)脂可以與眾多的金屬離子如：Cu2+、Ni2+、Mn2+、Co3+、Co2+、Zn2+、Ti3+等形成如下穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的螯合物，如圖4所示[6]。

圖4 聚乙烯醇樹(shù)脂與金屬離子螯合結(jié)構(gòu)示意圖 (M代表金屬離子)Fig.4 Chelating structure diagram of polyvinyl alcohol and metal ion (M,metal ion)

聚乙二醇能與Hg2+形成螯合物，其螯合物的結(jié)構(gòu)與多甘醇的末端基團(tuán)以及多甘醇中所含O原子的個(gè)數(shù)有關(guān)。Lauth等[7]合成了以甲基為端基、O原子數(shù)分別為4、8、15的3種螯合樹(shù)脂(圖5)，3種樹(shù)脂中乙氧基的含量分別為2.2 mmol·g-1、1.1 mmol·g-1、0.88 mmol·g-1；樹(shù)脂對(duì)Hg2+、Ni2+、Cd2+、Cu2+的吸附量隨著分子中所含乙氧基數(shù)的增加而增大；樹(shù)脂對(duì)Hg2+具有吸附選擇性，而且在1 h 之內(nèi)可以達(dá)到最大吸附量的85%～95%，其中O原子數(shù)為15的樹(shù)脂對(duì)Hg2+的吸附速率最快，這說(shuō)明樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中乙氧基能增加樹(shù)脂的親水性，也說(shuō)明吸附速率的控制步驟為粒內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程。

圖5 以甲基為端基的多乙氧基螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.5 Poly(ethylene oxide) based chelating resin with methyl terminated

二羥基苯甲酸螯合功能基具有羧基和雙齒酚羥基，在二羥基苯甲酸的各種異構(gòu)體中，2，3-二羥基苯甲酸在苯環(huán)上相鄰的3個(gè)碳原子上有3個(gè)潛在的鍵合位點(diǎn)，在一定的pH值范圍內(nèi)，羧基和酚羥基能失去質(zhì)子，從而以水楊酸鹽(COO-,O-)和鄰苯二酚鹽(O-，O-)的形式與金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物。Hosseini等[11]通過(guò)-N=N-將2，3-二羥基苯甲酸連接在聚苯乙烯-二乙烯苯基體上，合成的樹(shù)脂(圖6)對(duì)Fe3+的回收率大于98%。

1.3 含S配位原子或配位基的螯合樹(shù)脂

S位于第三周期，含有3d空軌道，較N原子表現(xiàn)出明顯不同的鍵合性能，其對(duì)重金屬離子具有特殊的吸附選擇性[12-14]。根據(jù)軟硬酸堿理論，含S基團(tuán)屬于軟堿，能夠與屬于軟酸的金屬離子形成穩(wěn)定配合物。近年來(lái)，許多研究致力于在樹(shù)脂中引入含S功能基[15-18]，以增大螯合樹(shù)脂對(duì)貴金屬的吸附容量和吸附選擇性。Qu等[19-20]合成了含硫醚、亞砜以及砜功能基的螯合樹(shù)脂(圖7)，用于吸附Au3+、Pt2+、Pd2+、Ni2+、Hg2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+和Fe3+。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硫醚功能基被氧化成亞砜之后，樹(shù)脂對(duì)Au3+、Pd2+的吸附量明顯增加；而當(dāng)亞砜功能基進(jìn)一步氧化成砜后，吸附量顯著降低，含砜功能基的樹(shù)脂幾乎不吸附Au3+、Pd2+兩種金屬離子。說(shuō)明含硫醚的樹(shù)脂中，S原子為配位原子，當(dāng)S原子被氧化成亞砜之后，功能基上的孤對(duì)電子缺少了一對(duì)，仍可以和金屬離子進(jìn)行絡(luò)合配位，但當(dāng)S原子被完全氧化成砜之后，就幾乎失去了與金屬離子配位的能力。

圖6 含2，3-二羥基苯甲酸的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.6 Chelating resin containing 2，3-dihydroxy benzoic acid

圖7 含硫醚、亞砜及砜功能基的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.7 Chelating resin containing the functional groups of thioether，sulfoxide and sulfone

1.4 含P配位原子或配位基的螯合樹(shù)脂

膦酸樹(shù)脂是一種中強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，膦酸或亞膦酸功能基對(duì)鑭系、錒系金屬離子以及過(guò)渡金屬離子具有較強(qiáng)的螯合能力。Alexandratos等[21]以氯甲基化苯乙烯、四(異丙基)-亞甲基-二膦酸鈉、氯磺酸為原料合成了含膦酸功能基的樹(shù)脂，在1 mol·L-1HNO3介質(zhì)中對(duì)Eu3+的吸附率不受共存離子Na+的影響。含膦酸、羧酸或磺酸功能基的樹(shù)脂1、2(圖8)[22]，其中膦酸基與羧甲基處于相鄰的位置；而樹(shù)脂1b、2b則含膦酸、羧酸和磺酸3種功能基。兩個(gè)螯合功能基處在相鄰的位置，使其應(yīng)用的pH值范圍較寬。此外，因樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中含有大量的O原子，因而其親水性較強(qiáng)，4種樹(shù)脂的吸附速率差別不大，對(duì)Ni2+、Cd2+、Zn2+和Fe3+的吸附均在40 min內(nèi)達(dá)到平衡。研究發(fā)現(xiàn)，樹(shù)脂1b、2b與樹(shù)脂1a、2a相比較，對(duì)Cd2+的吸附分配系數(shù)為Zn2+的10倍，對(duì)Ni2+、Fe3+兩種金屬離子的吸附分配系數(shù)差別更大，前者為后者的100多倍。說(shuō)明樹(shù)脂1b、2b中磺酸基的存在不僅能改善樹(shù)脂的親水性，也能參與與金屬離子的螯合。溶液酸度的變化，對(duì)樹(shù)脂的吸附性能也會(huì)產(chǎn)生影響，隨著水溶液酸度增加，樹(shù)脂的吸附分配系數(shù)都出現(xiàn)了下降，主要是由于酸度增加使部分羧基或膦酸基質(zhì)子化，導(dǎo)致吸附容量降低。

圖8 含膦酸、羧酸、磺酸功能基的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.8 Chelating resin containing the functional groups of phosphonic acid，carboxylic acid and sulfonic acid

1.5 含多種配位原子或配位基的螯合樹(shù)脂

含N、O、S兩種以上配位原子的螯合樹(shù)脂中，組成功能基的N、O、S原子存在孤電子對(duì)，能夠與金屬離子空的d軌道形成配位共價(jià)鍵，由于存在多個(gè)螯合位點(diǎn)，對(duì)金屬離子具有良好的吸附性能。

羥肟酸為含N、O原子的螯合功能基[23]，羥肟酸存在互變異構(gòu)現(xiàn)象，具有兩種互變異構(gòu)體(圖9)。

圖 9 異羥肟酸與羥肟酸的互變異構(gòu)Fig.9 The tautomers of hydroxamic acid and hydroximic acid

羥肟酸異構(gòu)體中有配位能力的基團(tuán)為-OH及=NOH，羥肟酸與金屬離子螯合時(shí)，常以“O、O”螯合形成穩(wěn)定的五元環(huán)或以“O、N”螯合形成四元環(huán)，但由于四元環(huán)的張力較大，穩(wěn)定性差，所以形成“O、N”螯合的趨勢(shì)較小[24](圖10)。

圖10 羥肟酸與金屬離子的螯合結(jié)構(gòu)示意圖Fig.10 Chelating structure diagram of hydroximic acid and metal ion

縮氨基硫脲功能基具有N、O、S 3種螯合位點(diǎn)，能與金屬離子形成五元環(huán)或六元環(huán)螯合結(jié)構(gòu)，在分析化學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。Jian等[25]利用鄰香草醛為原料，使其與氨基硫脲反應(yīng)形成鄰香草醛氨基硫脲，再通過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)將其連接在聚苯乙烯基體上，得到螯合樹(shù)脂(圖11)，用于吸附Cu2+、Zn2+和Pb2+。

圖11 含鄰香草醛縮氨基硫脲螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.11 Chelating resin containing o-vanillin thiosemicarbazone

酰胺以及N-取代酰胺是一類(lèi)對(duì)過(guò)渡金屬離子具有吸附選擇性的功能基，這些功能基在聚苯乙烯基體上的分布具有隨機(jī)性以及基體本身具有一定剛性，當(dāng)與金屬離子螯合時(shí)，僅有一部分螯合功能基被利用。Trochimczuk等[26-27]采用氯甲基化聚苯乙烯為原料，合成了具有單、雙(N-取代酰胺、N-取代丙二酰胺)的酰胺型樹(shù)脂(圖12)。研究表明，N-取代丙二酰胺型樹(shù)脂對(duì)Cu2+的吸附量均大于對(duì)應(yīng)的N-取代酰胺，說(shuō)明螯合樹(shù)脂的鄰基效應(yīng)，使功能基能更有效地螯合金屬離子；另外，含乙烯二胺的樹(shù)脂對(duì)Cu2+的吸附量明顯低于相對(duì)應(yīng)的含二乙烯三胺的樹(shù)脂，說(shuō)明螯合功能基的柔軟性越好，越容易與金屬離子螯合。

圖12 酰胺型螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.12 Amide-type chelating resin

1.6 含N、S等雜環(huán)功能基的螯合樹(shù)脂

含N、S原子的雜環(huán)是一類(lèi)重要的螯合功能基。由于處在雜環(huán)上的N原子表現(xiàn)出較強(qiáng)的配位能力，吡咯、卟啉、咪唑和吡唑等結(jié)構(gòu)的螯合樹(shù)脂對(duì)重金屬離子具有較好的吸附性能。樹(shù)脂(圖13)含偶氮及咪唑雜環(huán)功能基[28]，對(duì)Hg2+、Ag+、Pb2+的最大吸附量分別為0.62 mmol·g-1、0.75 mmol·g-1、0.06 mmol·g-1。

Meesri等[6]以聚苯乙烯-二乙烯苯為原料，通過(guò)聚苯乙烯的硝化、還原胺化先制得胺化聚苯乙烯-二乙烯苯，然后使其與2-苯并噻唑乙酸酯進(jìn)行相應(yīng)的胺解和偶聯(lián)反應(yīng)，得到分別以酰胺基(-CO-NH-)和偶氮基(-N=N-)將苯并噻唑雜環(huán)功能基連接在聚苯乙烯-二乙烯苯母體上的樹(shù)脂(圖14)。兩種樹(shù)脂對(duì)Cd2+、Cu2+、Pb2+的吸附量都隨著pH值的升高而增加，含偶氮基的樹(shù)脂對(duì)3種金屬離子的吸附量均高于含酰胺基的樹(shù)脂，主要是由于兩種樹(shù)脂中功能基的結(jié)構(gòu)存在差異。含酰胺基樹(shù)脂中功能基為含有O、N、S原子的單齒螯合功能基，螯合機(jī)理只是螯合功能基與金屬離子之間的螯合作用；而含偶氮基樹(shù)脂則具有偶氮基和苯并噻唑兩個(gè)螯合位點(diǎn)，存在兩種機(jī)理：偶氮基與金屬離子之間的離子交換以及螯合作用。

圖13 含偶氮及咪唑雜環(huán)的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.13 Chelating resin containing azo and imidazole heterocyclic ring

圖14 酰胺基和偶氮基鍵連苯并噻唑的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.14 Chelating resin containing amide and azo bonding benzothiazole

Ji等[29]以氯甲基化聚苯乙烯(CMPS)為原料合成了在3-氨基吡啶雜環(huán)和聚苯乙烯基體之間含有亞砜基團(tuán)的樹(shù)脂(圖15)，樹(shù)脂對(duì)金屬離子的吸附量次序?yàn)镠g2+>Ag+>Ni2+>Cu2+>Zn2+>Cd2+，樹(shù)脂在較高pH值下的吸附量均大于較低pH值下的吸附量，這與樹(shù)脂中含有氨基配位基團(tuán)有關(guān)。樹(shù)脂(圖16)含2,5-二巰基-1,3,4-硫代二氮唑雜環(huán)功能基[30]，能與Hg2+形成螯合物，對(duì)Hg2+的吸附量為0.62 mmol·g-1。

為了增強(qiáng)雜環(huán)功能基的柔軟性，Qu等[31]報(bào)道了含乙硫基和2-氨基吡啶的樹(shù)脂(圖17)，該樹(shù)脂能螯合Hg2+、Pd2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+等金屬離子，對(duì)Hg2+的吸附選擇性最佳，研究表明樹(shù)脂中的S原子和N原子均參與了配位。

圖15 含亞砜及3-氨基吡啶的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.15 Chelating resin containing sulfoxide and 3-aminopyridine

圖16 含2，5-二巰基-1，3，4-硫代二氮唑的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.16 Chelating resin containing 2，5-dimercapto- 1，3，4-thio-diazole

圖17 含乙硫基及2-氨基吡啶的螯合樹(shù)脂F(xiàn)ig.17 Chelating resin containing ethyl sulfide and 2-aminopyridine

2 改性方法的研究

吸附劑的表面是聚合物本體和外界環(huán)境之間的相邊界，螯合劑的性能在很大程度上依賴于表面性質(zhì)。大多數(shù)聚合物表面具有疏水性和化學(xué)惰性，為了將功能基引入到材料表面，賦予材料各種吸附性能，大量研究致力于高分子材料的表面改性[32-33]。對(duì)螯合樹(shù)脂進(jìn)行表面改性主要包含小分子直接錨定法和聚合物修飾法。

2.1 小分子直接錨定法

小分子直接錨定法是通過(guò)一步或數(shù)步反應(yīng)將小分子螯合功能基錨定于材料表面的方法。Jing等[34]采用N,N-二(羧甲基)二硫代氨基甲酸將芐氯中的Cl取代，制備了N,N-二(羧甲基)二硫代氨基甲酸螯合樹(shù)脂(PSDC)(圖18)，該樹(shù)脂對(duì)Cu2+、Pb2+和 Ni2+的吸附容量分別為1.4 mmol·g-1、1.08 mmol·g-1和0.97 mmol·g-1。

圖 18 PSDC的合成Fig.18 Synthesis of PSDC

Wang等[35]采用小分子直接錨定法將三巰基三嗪修飾在聚苯乙烯樹(shù)脂上，合成了三巰基三嗪功能化的螯合樹(shù)脂(PS-TMT)(圖19)，該樹(shù)脂對(duì)Ag+的吸附容量為1.87 mmol·g-1。

圖19 PS-TMT樹(shù)脂的合成Fig.19 Synthesis of PS-TMT resin

小分子直接錨定法非常簡(jiǎn)便，易于工業(yè)化。但是，在材料基體一定的情況下，材料表面可供錨定的功能基數(shù)量有限，因此，引入的功能基密度有限，這導(dǎo)致吸附容量小、生產(chǎn)效率低[36]。所以，解決吸附容量低的問(wèn)題，在很大程度上取決于如何在有限數(shù)量的反應(yīng)位點(diǎn)上引入更多的功能基。研究表明，用功能聚合物修飾材料表面能顯著提高材料表面功能基的密度，進(jìn)而提高吸附容量[37-39]。

2.2 聚合物修飾法

采用聚合物對(duì)材料表面進(jìn)行修飾，近年來(lái)發(fā)展了表面涂敷法、化學(xué)接枝法等修飾方法。

2.2.1 表面涂敷法

表面涂敷是指聚合層涂飾劑形成一薄層附著在材料表面，沒(méi)有共價(jià)鍵形成。表面涂敷法分5步進(jìn)行：通過(guò)物理吸附涂飾親水薄層[40-42]，然后加熱固化[43-44]，采用朗格繆爾-布洛杰特或類(lèi)似技術(shù)涂飾單分子層[45]，輝光放電等離子體沉積[46]，利用三孔噴絲板通過(guò)同步旋轉(zhuǎn)鑄造或擠壓兩種聚合物溶液。在最后一步中，每種聚合物溶液采用不同溶劑有利于涂層和基質(zhì)之間的粘合[47-48]。通過(guò)在材料表面涂敷功能性聚合物雖然可以賦予材料一定性能，但是在使用過(guò)程中，涂層的穩(wěn)定性是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。

2.2.2 化學(xué)接枝法

化學(xué)接枝法是將側(cè)鏈通過(guò)共價(jià)鍵連接在聚合物主鏈上，是目前所有表面改性技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的改善聚合物表面性能的方法。表面接枝具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)通過(guò)選擇不同功能基進(jìn)行改性，使得聚合物表面具有不同性能；(2)可控引入高密度接枝鏈以及將功能基精確定位在聚合物表面；(3)接枝過(guò)程中形成了共價(jià)鍵，材料穩(wěn)定性好。各種不同合成路線可以在聚合物表面引入接枝鏈[49-54]?；瘜W(xué)接枝法一般分為“Grafting to”和“Grafting from”兩類(lèi)方法。

(1)Grafting to

“Grafting to”是利用聚合物活性種引發(fā)單體聚合，將功能聚合物直接錨定于材料表面，在“Grafting to”方法中，處在鏈端或側(cè)鏈帶有反應(yīng)性基團(tuán)的聚合物鏈通過(guò)共價(jià)鍵連接在材料表面[40，55]。已有許多報(bào)道“Grafting to”法改性的吸附材料用于重金屬離子的吸附。雖然這種方法比其它方法更容易精確控制材料表面的鏈結(jié)構(gòu)，但是由于直接將功能聚合物接枝在材料表面，高聚物存在動(dòng)力學(xué)阻礙，接枝密度不高，吸附容量的提高有限，而且，該方法需要事先合成出適合組裝的含有活性基團(tuán)的聚合物，難度較大，因而在實(shí)際應(yīng)用中受到限制[56]。近年來(lái)，在材料科學(xué)中發(fā)展的“Grafting from”法有望解決這一問(wèn)題。

(2)Grafting from

“Grafting from”法是首先利用分子自組裝技術(shù)，在樹(shù)脂表面構(gòu)建高度取向、結(jié)合緊密的“引發(fā)劑自組裝分子層”，再采用活性聚合技術(shù)將小分子單體原位聚合于材料表面，其優(yōu)點(diǎn)是在材料表面形成了高密度聚合物分子刷結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在有限的面積上盡可能多地連接功能基的目標(biāo)[57-58]?！癎rafting from”法主要有表面活性引發(fā)原位聚合法、光引發(fā)聚合法和電化學(xué)催化聚合法3大類(lèi)[59]。光引發(fā)和電化學(xué)催化聚合法的聚合過(guò)程不可控，聚合物分子刷容易將樹(shù)脂表面的孔堵塞，從而限制了吸附容量的進(jìn)一步提高。表面活性引發(fā)原位聚合法中的自由基活性聚合[60](control radical polymerization，CRP)具有適用單體范圍廣、聚合方式多樣、聚合條件溫和、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和活性聚合的分子結(jié)構(gòu)和組成可控、分子量分布窄、分子末端帶特定功能基聚合物等優(yōu)點(diǎn)，成為構(gòu)筑高分子材料有力的工具。

3 結(jié)語(yǔ)

螯合樹(shù)脂吸附金屬離子的機(jī)理是樹(shù)脂上的功能原子與金屬離子發(fā)生配位反應(yīng)，形成類(lèi)似小分子螯合物的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而離子交換樹(shù)脂吸附的機(jī)理是靜電作用。因此，與離子交換樹(shù)脂相比，螯合樹(shù)脂與金屬離子的結(jié)合力更強(qiáng)，選擇性也更高，在各種金屬離子的回收分離、氨基酸的拆分以及濕法冶金、公害防治等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

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Research Progress on Surface Modification of Chelating Resin Used for Adsorption of Heavy Metal Ions

CHEN You-ning，ZHAO Wei，CAO Lei

(CollegeofChemistryandChemicalEngineering，XianyangNormalCollege，Xianyang712000,China)

Chelatingresinsarewidelyusedinthetreatmentofheavymetalions.Inthispaper,researchprogressonsurfacemodificationofchelatingresinissummarized,theeffectsofvarioussurfacefunctionalgroupsontheadsorptioncapacityofchelatingresinsarediscussed,thecharacteristicsofseveralsurfacemodificationmethodsareanalyzed,andthisstudyprovidesareferenceforthedevelopmentandutilizationofnewtypechelatingresins.

chelatingresin;adsorption;surfacemodification;heavymetalion

陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃資助項(xiàng)目(15JK1782)，咸陽(yáng)師范學(xué)院專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(15XYYK037)

O 631 O 647.3

A

1672-5425(2017)01-0007-08

陳佑寧，趙維，曹蕾.用于吸附重金屬離子的螯合樹(shù)脂表面改性研究進(jìn)展[J].化學(xué)與生物工程，2017，34(1)：7-14.