氨基化硅藻基AsⅤ印跡復(fù)合材料的制備與性能

梁效銘 鐘溢健 馬麗麗 李 聰 楊勤桃 陳南春＊, 解慶林

(1桂林理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，桂林 541004)

(2桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，桂林 541004)

0 引 言

近年來(lái)，砷的污染問(wèn)題已日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。由于礦冶、化工、造紙等工業(yè)活動(dòng)所產(chǎn)生的含砷廢水未經(jīng)達(dá)標(biāo)就排放到自然環(huán)境中，導(dǎo)致地下水受到了嚴(yán)重污染[1-3]。目前我國(guó)規(guī)定含砷廢水的排放濃度不得高于0.1 mg·L-1，不過(guò)我國(guó)部分地區(qū)地下水中砷的濃度已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，最高可達(dá)0.2 mg·L-1[4]。生物體內(nèi)一旦攝入過(guò)量的砷就會(huì)引發(fā)生物內(nèi)臟的各種病變[5-7]。因此如何除去水體中的砷污染已越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

離子印跡技術(shù)是一種能夠?qū)?fù)雜環(huán)境體系中的某一特定離子進(jìn)行選擇性吸附和回收的高效吸附分離技術(shù)。最早由Nishede[8]在1976年首先提出，目前在污水處理方面已經(jīng)取得一定的成效。離子印跡技術(shù)與傳統(tǒng)吸附技術(shù)相比，在除去模板離子的同時(shí)還可以通過(guò)解析的方法進(jìn)行回收再利用，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與環(huán)保價(jià)值[9-11]。目前在污水處理方面應(yīng)用最多的印跡方法就是表面印跡法，表面印跡法是近幾年興起的一種全新印跡方法[12]。此類方法有效的解決了印跡結(jié)合點(diǎn)位不均一、包埋深、不易洗脫等諸多弊端[13]，使整個(gè)印跡過(guò)程能夠在各種復(fù)雜體系中有效地進(jìn)行。

本文主要針對(duì)水體中能夠穩(wěn)定存在的AsⅤ，摒棄了常用的硅膠，改用硅藻土作為基體材料，以硅藻表面大量的活性硅羥基基團(tuán)為接枝點(diǎn)，采用硅烷偶聯(lián)劑形成無(wú)機(jī)基體-硅烷偶聯(lián)劑-有機(jī)基體的接枝方式，形成AsⅤ離子印跡復(fù)合材料(IIP)。所得材料溶于水后不會(huì)造成二次污染。通過(guò)SEM、FT-IR等表征手段確定功能單體在硅藻表面的搭接方式，再利用XPS擬合圖譜確定各反應(yīng)階段材料之間結(jié)合方式與位置，詳細(xì)描述了整個(gè)改性過(guò)程中的組成和結(jié)構(gòu)變化。結(jié)合各項(xiàng)表征數(shù)據(jù)與吸附效果闡述了硅藻作為印跡基體材料吸附AsⅤ的可行性與開(kāi)發(fā)利用前景。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

硅藻土的成分采用島津XRD-7000型X射線衍射儀測(cè)試，Cu Kα(λ=0.154 06 nm)，工作管電壓為40 kV，管電流為 40 mA,掃描范圍 10°～80°，掃描速度4°·min-1。硅藻土的成分如表1所示(RIR為參考強(qiáng)度比)。其中硅藻表面硅羥基結(jié)構(gòu)如圖1所示，硅藻表面具有活性的孤立(自由)羥基是參與接枝反應(yīng)的主體。其他試劑包括鹽酸(優(yōu)級(jí)純)、去離子水、甲醇(分析純)、砷酸三鈉(Na3AsO4·12H2O，化學(xué)純)、氨基丙基三甲氧基硅烷 (amino propyl trimethoxy silane，APS， 分析純)、 環(huán)氧氯丙烷(epichlorohydrin，ECH，分析純)、無(wú)水乙醇(分析純)。

圖1 硅藻表面羥基類型示意圖Fig.1 Schematic diagram of hydroxy type on diatom surface

1.2 離子印跡復(fù)合材料的制備

1.2.1 活化硅藻土

稱取30 g硅藻土在2 mol·L-1的鹽酸中70℃加熱回流12 h。之后抽濾，用去離子水洗至中性。最后80℃烘干，再用馬弗爐350℃煅燒3 h。

表1 硅藻土成分分析Table 1 Analysis of diatomite composition

1.2.2 模板離子固定

將5 mL濃度為2 g·L-1的砷酸鈉溶液加入60 mL的甲醇中，再加入2 mL的氨基丙基三甲氧基硅烷，在70℃下攪拌反應(yīng)2 h。接著加入3 g活化硅藻土，50℃回流20 h。待上述反應(yīng)完成后加入2.7 mL環(huán)氧氯丙烷，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4 h。反應(yīng)全部結(jié)束后冷卻、抽濾。最后用無(wú)水乙醇洗去多余的氨基丙基三甲氧基硅烷，在硅藻表面形成印跡結(jié)合位點(diǎn)。

1.2.3 模板離子洗脫

將制備好的印跡復(fù)合材料加入到濃度為2 mol·L-1的鹽酸中攪拌4 h洗脫模板離子，再用去離子水洗滌至中性，80℃烘干。烘干后制備出硅藻基AsⅤ離子印跡復(fù)合材料。

非印跡復(fù)合材料與印跡復(fù)合材料制備方法相同，只是不加入模板離子。

1.3 離子印跡復(fù)合材料的表征與分析

硅藻表面的組成形貌及孔徑大小采用日本JSM 6380-LV型掃描電子顯微鏡 (SEM)，加速電壓10 kV進(jìn)行觀察。材料的官能團(tuán)采用Thermo Nexus 470FT-IR傅立葉變換紅外光譜儀表征，KBr壓片，測(cè)試掃描波數(shù)范圍為400～4 000 cm-1，最高分辨率0.5 cm-1，進(jìn)行對(duì)比分析。使用美國(guó)熱點(diǎn)公司生產(chǎn)制造的Therom Scientific ESCALAB 250Xi型X射線光電子能譜儀(XPS)對(duì)樣品進(jìn)行組分及微結(jié)構(gòu)變化分析。儀器的技術(shù)參數(shù)：X射線源采用單色化的Al Kα(1 486.6 eV)線源，全譜采譜通過(guò)能量為100 eV，步長(zhǎng)為1 eV；窄譜通過(guò)能量為20 eV，步長(zhǎng)為0.1 eV。真空度為1×10-4Pa，空間分辨率不大于20 μm，能量分辨率不大于0.45 eV，敏感度不小于25 000 counts·s-1，測(cè)得的所有式樣譜線均采用C1s(BE=284.8 eV)標(biāo)準(zhǔn)污染峰校對(duì)。N2物理吸附-脫附實(shí)驗(yàn)使用比表面積儀 (美國(guó)麥克公司，ASAP 2020 HD88)，采用低溫液態(tài)氮為被吸附氣體，在進(jìn)樣器內(nèi)溫度降至-195.8℃的條件下，通過(guò)測(cè)試樣品的N2吸附-脫附過(guò)程，獲得被測(cè)樣品的吸附量。

1.4 離子印跡復(fù)合材料的吸附性能

通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較不同吸附劑對(duì)AsⅤ的去除率。分別將0.1 g硅藻土、活化硅藻土、印跡硅藻土(IIP)和非印跡硅藻土(NIP)放入50 mL離心管中。在pH值為5的環(huán)境中加入25 mL濃度為5 mg·L-1的AsⅤ離子溶液,吸附時(shí)間120 min，吸附溫度25℃，在回旋式水浴恒溫振蕩器中以150 r·min-1的轉(zhuǎn)速振蕩至吸附平衡。用原子熒光測(cè)其吸附后的濃度，并用如下公式計(jì)算出各組樣品對(duì)AsⅤ去除率：

式中R代表AsⅤ的去除率；C0和Ce分別代表吸附前后溶液中AsⅤ的濃度(mg·L-1)。

將AsⅤ與CdⅡ、PbⅡ、CrⅥ等離子制備成一系列二元競(jìng)爭(zhēng)混合溶液，金屬離子質(zhì)量濃度均為10 mg·L-1，pH值為5，取上述二元競(jìng)爭(zhēng)混合金屬離子溶液25 mL，分別加入0.1 g印跡硅藻土和非印跡硅藻土，攪拌1 h，測(cè)定吸附后溶液中AsⅤ含量和對(duì)應(yīng)二元競(jìng)爭(zhēng)離子濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 硅藻表觀形貌

圖 2 的(a)、(c)和(b)、(d)分別是改性前后的硅藻土表面的掃描電鏡(SEM)照片。從圖2(a)、(c)中可見(jiàn)，改性前的活化硅藻呈圓形且具有一定厚度，表面平整，孔徑排列均勻，屬于標(biāo)準(zhǔn)的冠狀硅藻結(jié)構(gòu)。從圖2(b)、(d)可以觀察到改性后的硅藻表面附著了一層改性物，能看出有新的物質(zhì)搭接在了硅藻表面。分別選取改性前后的硅藻進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如表2所示；與改性前的樣品相比，改性后的硅藻表面C元素相對(duì)增多，表明在硅藻表面出現(xiàn)大量有機(jī)物，同時(shí)也導(dǎo)致Si的相對(duì)含量減少，說(shuō)明硅藻與功能單體產(chǎn)生了一定的搭接作用并覆蓋在了硅藻表面。

表2 硅藻土改性前后的元素比例Table 2 Ratio of elements before and after diatomaceous soil modification

圖2 硅藻土掃描電鏡(SEM)圖片F(xiàn)ig.2 SEM images of the diatom

2.2 FT-IR分析

圖3為硅藻土及改性過(guò)程的FT-IR光譜。圖3(a)為活化硅藻土的FT-IR光譜，其中，467 cm-1處吸收峰為O-Si-O反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，692 cm-1處吸收峰為Si-O-Si的對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，793 cm-1吸收峰屬于Si-O鍵對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1 086 cm-1處強(qiáng)而寬的吸收峰為Si-O的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，此處屬于硅藻土的特征吸收峰[14]。1 630 cm-1處的峰是水的H-O-H鍵彎曲振動(dòng)導(dǎo)致的吸收峰，3 430 cm-1處的寬峰歸因于硅藻中非晶態(tài)SiO2內(nèi)結(jié)合水產(chǎn)生的羥基反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，這部分峰型與蛋白石結(jié)構(gòu)一致[15]。3 694 cm-1處的特征峰是由于Si-OH伸縮振動(dòng)引起的，屬于硅藻的活性基團(tuán)。

圖3 樣品的紅外光譜Fig.3 FT-IR spectra of the samples

圖3(b)為硅藻接枝APS后的FT-IR光譜圖。其中新出現(xiàn)的1 483和2 933 cm-1分別為N-CH2的面內(nèi)剪式彎曲振動(dòng)峰和亞甲基的C-H反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰。此外，1 086 cm-1的Si-O反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰強(qiáng)度明顯減弱且寬度增加，這是由于硅藻表面的活性硅羥基發(fā)生了接枝反應(yīng)，Si-O鍵數(shù)量減少導(dǎo)致吸收峰強(qiáng)度減弱。另外在1 180 cm-1處產(chǎn)生了Si-CH2的彎曲振動(dòng)吸收峰與1 086 cm-1處的吸收峰疊加，致使Si-O峰寬度增加[16]。與此同時(shí)3 694 cm-1處的活性硅羥基峰消失，表明此處的官能團(tuán)參與了接枝反應(yīng)。結(jié)果表明，APS通過(guò)與硅藻表面的活性硅羥基發(fā)生反應(yīng)已成功接枝到硅藻表面。

圖3(c)為加入ECH交聯(lián)后的FT-IR光譜。交聯(lián)后的硅藻基復(fù)合材料中，1 483和2 933 cm-1處氨基和亞甲基峰分別紅移至1 456和2 921 cm-1處，說(shuō)明接枝在硅藻表面的功能單體與交聯(lián)劑已經(jīng)充分反應(yīng)。而1 086 cm-1處的Si-O鍵強(qiáng)度進(jìn)一步減弱，這是由于隨著交聯(lián)劑的加入，硅藻表面的接枝有機(jī)物進(jìn)一步增多，繼而產(chǎn)生了一定的空間位阻，對(duì)硅藻表面的Si-O鍵起到了“屏蔽”作用[17]。這部分結(jié)果也與EDS能譜分析結(jié)果一致。

2.3 硅藻基印跡材料表面結(jié)構(gòu)分析

圖4為硅藻接枝功能單體后N、Si、C三種元素的XPS圖譜。分別對(duì)N、Si、C進(jìn)行分峰擬合，圖4(a)為N1s的擬合圖譜，其中400.12和398.37 eV分別為C-N鍵和氨基的結(jié)合能峰位[18]。圖4(b)為Si2p的擬合圖譜，其中102.19和101.69 eV分別屬于Si-O鍵和Si-C鍵的結(jié)合能。圖4(c)為C1s的擬合圖譜，其中的285.10、284.36和283.90 eV分別為 C-N、CH、C-Si的結(jié)合能峰。其中Si-C結(jié)合能峰位的出現(xiàn)說(shuō)明硅藻表面接枝了功能單體APS，上述結(jié)果表明硅藻土的接枝過(guò)程發(fā)生了如下反應(yīng)：

3(＞Si-OH)+(CH3-O)3-Si-R→(Si-O)3≡Si-R+3CH3OH(2)式中＞Si-OH表示硅藻表面硅羥基，R表示APS中除了甲氧基與硅以外的其余未反應(yīng)結(jié)構(gòu)。具體接枝過(guò)程如圖5所示。

圖4 硅藻接枝APS后的XPS圖譜Fig.4 XPS spectra of APS after grafting

圖5 硅藻表面接枝過(guò)程Fig.5 Grafting process of diatom surface

圖6 為硅藻表面交聯(lián)過(guò)程的XPS圖譜，加入交聯(lián)劑后C、N、Si三個(gè)元素的擬合曲線發(fā)生明顯變化。首先，由于交聯(lián)劑的加入導(dǎo)致樣品的化學(xué)環(huán)境發(fā)生了改變，因此各元素結(jié)合能均產(chǎn)生輕微波動(dòng)。在圖6(a)中，交聯(lián)后的N元素除了原有的N-C與N-H之外，在401.35 eV產(chǎn)生了新的結(jié)合能峰，說(shuō)明加入交聯(lián)劑后氨基官能團(tuán)在溶液中發(fā)生了新的反應(yīng)：模板離子、功能單體與交聯(lián)劑聚合形成了穩(wěn)定的印跡孔穴，因此此處應(yīng)該是屬于氨基螯合作用產(chǎn)生。圖6(b)的Si元素?cái)M合圖譜中，Si-C鍵相對(duì)含量較之前有所提升，說(shuō)明隨著交聯(lián)劑的加入，硅藻表面被有機(jī)物進(jìn)一步覆蓋，導(dǎo)致Si-O鍵在硅藻表面數(shù)量比例減小，而與之對(duì)應(yīng)的Si-C鍵峰面積有所提升恰好說(shuō)明了Si-C數(shù)量的增加，這部分結(jié)果與紅外圖譜中3(c)的結(jié)果一致。另外圖6(c)中的C元素也在286.03 eV處產(chǎn)生了C-O結(jié)合能峰，這部分結(jié)合能屬于ECH堿性開(kāi)環(huán)(圖7)后與功能單體反應(yīng)所產(chǎn)生[19]，因此可以推斷APS在硅藻表面發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)。

圖8為洗脫模板離子后IIP樣品的元素?cái)M合圖譜。圖8(a)中N元素的結(jié)合能特征峰經(jīng)洗脫后再次變回2個(gè)，401.35 eV處螯合作用特征峰的消失，說(shuō)明印跡材料中的模板離子已經(jīng)全部洗脫。另外，N-C鍵與N-H鍵的結(jié)合能由最初的400.12和398.6 eV增加至401.11和398.86 eV，結(jié)合能增加表明APS上的N元素有得電子趨勢(shì)[20]。圖8(b)中Si-C的相對(duì)含量較圖4(b)有所減小，可能是由于少量功能單體在硅藻表面反應(yīng)不均勻，導(dǎo)致有部分APS被洗脫。另外圖8(c)中C元素的結(jié)合能峰均相對(duì)減小，但峰型依然穩(wěn)定。說(shuō)明除去少量的功能單體被洗脫外，其余大部分的已經(jīng)和硅藻表面形成良好的接枝環(huán)境，在硅藻的圓盤(pán)表面及孔徑周圍形成了印跡孔穴。

圖9為AsⅤ被吸附前后及洗脫后的結(jié)合能譜。可以看出吸附AsⅤ后的樣品中明顯出現(xiàn)了As3d的結(jié)合能信號(hào)峰，說(shuō)明了吸附后的樣品中有砷離子的存在。而洗脫后的樣品中AsⅤ的結(jié)合能信號(hào)峰再次消失且譜線結(jié)構(gòu)與吸附前基本一致，說(shuō)明樣品中的砷離子已經(jīng)被完全洗脫出去。這部分結(jié)果與XPS圖譜分峰擬合的表征結(jié)果一致。綜上所述，制備的AsⅤ離子印跡復(fù)合材料通過(guò)硅藻表面的活性硅羥基與APS脫水縮合生成(Si-O)3結(jié)構(gòu)完成接枝，經(jīng)ECH交聯(lián)后再洗脫模板離子，最后形成如圖10所示的一種無(wú)機(jī)硅烷偶聯(lián)劑有機(jī)的復(fù)合組構(gòu)。

圖6 硅藻交聯(lián)ECH后XPS圖譜Fig.6 XPS spectra of ECH after cross linking

圖7 環(huán)氧氯丙烷堿性開(kāi)環(huán)過(guò)程Fig.7 ECH alkaline ring opening process

圖8 離子印跡復(fù)合材料XPS圖譜Fig.8 XPS spectra of ion imprinted composites

圖9 AsⅤ結(jié)合能圖譜Fig.9 AsⅤbinding energy map

圖10 硅藻基印跡復(fù)合材料Fig.10 Diatom-based imprinted composite

2.4 BET比表面積及BJH孔徑分析

表3為硅藻土、活化硅藻土以及IIP的比表面積與孔容的測(cè)試結(jié)果，可以看出整個(gè)活化過(guò)程除去了硅藻內(nèi)部的大量雜質(zhì)并使其比表面積顯著提高。

從表中可以看出改性后的硅藻(IIP)比表面積由原來(lái)的20 m2·g-1增加至 39 m2·g-1， 平均孔徑從6.3 nm減小至4.5 nm，孔容則由原來(lái)的0.081 cm3·g-1降至 0.060 cm3·g-1。表明經(jīng)過(guò) APS、ECH 改性后硅藻的表面和孔內(nèi)均枝接了有機(jī)物。因此增大了硅藻的比表面積并導(dǎo)致了硅藻內(nèi)部的大孔和中孔累積孔容減小、微孔孔容增加。

圖 11 中(a)、(b)、(c)分別為硅藻土、活化硅藻土以及IIP的N2吸附-脫附曲線，圖中3組曲線均呈反S型，P/P0在0.15～0.8之間的中壓段吸附量增加平緩，表明硅藻土孔徑總體分布較均勻并對(duì)N2形成了單分子層吸附，而在0.8～1.0之間吸附量急劇上升，因此可以看出硅藻內(nèi)部存在一定的介孔和大孔。上述3種樣品的N2吸附-脫附曲線均為Ⅳ型吸附等溫線，存在介孔材料特征，并均在相對(duì)壓力為0.4～1.0范圍內(nèi)出現(xiàn)H3型滯后環(huán)，歸因于硅藻土內(nèi)部裂隙型孔洞結(jié)構(gòu)。

圖(c)與圖(a)、(b)明顯不同的是IIP的等溫線低壓端明顯偏向Y軸，表明材料在低相對(duì)壓力時(shí)也與氮有較強(qiáng)作用力，也就意味著改性后的硅藻土內(nèi)微孔數(shù)量增加，當(dāng)有較多微孔存在時(shí)由于微孔內(nèi)強(qiáng)吸附勢(shì)，吸附曲線起始時(shí)呈Ⅰ型，這一部分結(jié)果與孔容的測(cè)試結(jié)果一致。

圖12中(a)、(b)分別為活化硅藻土與IIP的介孔、微孔(嵌入圖)孔徑分布曲線圖，從圖(a)中可以看出硅藻的孔徑范圍主要分布在0～20 nm。與活化硅藻土的孔徑分布曲線相比，IIP在孔徑范圍0～20 nm的分布點(diǎn)更加密集，表明在這一范圍內(nèi)孔徑的數(shù)量明顯增加。在圖(b)的嵌入圖中也可以看出0～2 nm微孔分布相較于圖(a)也明顯增多，表明整個(gè)印跡的改性過(guò)程對(duì)孔徑也有一定的影響。

表3 樣品的比表面積及孔容Table 3 Specific surface areas and pore volumes of the samples

圖11 (a)硅藻土、(b)活化硅藻土和(c)離子印跡復(fù)合材料樣品的氮?dú)馕?脫附曲線Fig.11 N2adsorption and desorption isotherms of(a)diatomite，(b)activated diatomite and(c)IIP

圖12 硅藻改性前后介孔、微孔孔徑分布圖Fig.12 Pore size distribution of mesopore and micropore before and after diatomite modification

2.5 吸附效果

將制備的印跡復(fù)合材料加入到模擬廢水中與硅藻土、活化硅藻土及非離子印跡復(fù)合材料進(jìn)行選擇性吸附效果的比對(duì)如表4所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)原土對(duì)砷離子的去除率僅為17.5%，活化硅藻土可達(dá)21.8%，非離子印跡材料(NIP)為68.4%，而離子印跡復(fù)合材料(IIP)則高達(dá)98%。說(shuō)明制備的印跡復(fù)合材料改性后吸附性能明顯提高。

表4 不同吸附劑對(duì)AsⅤ的去除率Table 4 Removal rate of AsⅤby different adsorbents

選擇性系數(shù)、相對(duì)選擇性系數(shù)、分配系數(shù)是印跡材料選擇性的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。各系數(shù)計(jì)算方法如下：

離子分配系數(shù)(Kd)：

其中C0和Ce分別為溶液中離子的初始濃度和最終濃度 (mg·L-1)，V為溶液體積 (mL)，m為吸附劑干重(g)。

混合溶液中AsⅤ的選擇性系數(shù)(k)按照(4)計(jì)算：

其中Kd,AsⅤ和Kd,MX分別為AsⅤ分配系數(shù)和干擾離子的分配系數(shù)。

相對(duì)選擇性系數(shù)k′是判定印跡材料選擇性的最主要指標(biāo)，根據(jù)(5)式進(jìn)行計(jì)算：

其中kIIP和kNIP分別是印跡與非印跡硅藻基復(fù)合材料的選擇性系數(shù)。

表5 二元共混物中AsⅤ的相對(duì)選擇性系數(shù)Table 5 Relative selectivity coefficient of AsⅤin the binary blends

由表5可以看出，AsⅤ在多種競(jìng)爭(zhēng)體系中相對(duì)選擇性系數(shù)均大于1.5，這表明該印跡復(fù)合材料選擇性良好。

2.6 再生性實(shí)驗(yàn)

將吸附飽和后的 IIP用 0.1 mol·L-1的 HCl溶液洗脫再生6次，圖13為IIP循環(huán)使用6次的吸附率。從圖中可以看出以HCl為解吸液的樣品循環(huán)使用后吸附作用沒(méi)有明顯減弱，每次對(duì)砷的去除率均保持在90%以上。表明IIP的印跡孔穴結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，多次用鹽酸洗脫后循環(huán)利用，吸附性能依然良好，具有良好的洗脫再生性能。

圖13 再生性樣品對(duì)AsⅤ的去除率Fig.13 Removal rate of AsⅤby the regenerative samples

3 結(jié) 論

(1)通過(guò) SEM、FT-IR、XPS、BET 等儀器測(cè)試分析得出印跡復(fù)合材料的改性機(jī)理：在恒溫水浴環(huán)境中，APS與硅藻表面的活性硅羥基經(jīng)冷凝回流反應(yīng)形成穩(wěn)定的(Si-O)3≡Si-R結(jié)構(gòu)，接著在甲醇溶液中，ECH發(fā)生堿性開(kāi)環(huán)后與APS上的氨基反應(yīng)結(jié)合成C-N鍵，形成固定大小、形狀的印跡孔穴。最后用鹽酸洗脫AsⅤ制備出硅藻基離子印跡復(fù)合材料；

(2)將印跡材料加入到含AsⅤ廢水中進(jìn)行吸附AsⅤ實(shí)驗(yàn)，與未改性硅藻土、非印跡材料等進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：印跡復(fù)合材料對(duì)AsⅤ去除率明顯高于其他材料，有明顯的吸附效果；

(3)二元體系中的數(shù)據(jù)結(jié)果表明：印跡材料(IIP)選擇性明顯高于非印跡材料(NIP)。在與其他離子競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，AsⅤ的分配系數(shù)、選擇性系數(shù)均大于競(jìng)爭(zhēng)離子，且相對(duì)選擇性系數(shù)大于1.5，這表明該印跡復(fù)合材料選擇性良好。再生性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示了IIP具有良好的再生性能。