目 录
1 绪论 1
1.1 重金属离子污染的介绍及危害 1
1.2 磁性凹土树脂研究现状 1
1.3 磁性凹土树脂在水处理中的应用 3
1.4 用多巴胺进行氨基的功能化 4
1.4.1 用多巴胺的原因 4
1.4.2 多巴胺的功能化 4
1.5 本论文的目的及意义 5
2 实验部分 5
2.1 实验试剂与实验仪器 5
2.1.1 实验试剂 5
2.1.2 实验仪器 6
2.2 实验方法 6
2.2.1 实验装置图 6
2.2.2 磁性凹土树脂的制备流程图 7
2.2.3 铵化磁性凹土树脂的制备过程 7
2.3 铵化磁性凹土树脂的表征 9
2.3.1 FI-IR表征 9
2.3.2 XRD表征 9
2.3.3 SEM表征 9
2.3.4 树脂溶胀状态下有效比表面面积的测定 10
2.3.5 树脂吸附容量的测定 11
2.3.6 铵化磁性凹土树脂对Cu2+的吸附量 11
2.4 实验结果与讨论 13
2.4.1 FI-IR分析 13
2.4.2 XRD分析 15
2.4.3 SEM分析 16
2.4.4 树脂溶胀状态下有效比表面面积的分析 17
2.4.5 铵化磁性凹土树脂对Cu2+的吸附量分析 17
结 论 20
致 谢 21
参考文献 22
1 绪论
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
1.1 重金属离子污染的介绍及危害
金属离子污染是具有毒性并且难以治理的一种污染，会导致水体变色及臭味效应，从而增高了水质的硬度。其中重金属离子污染是指含有重金属离子的污染物进入水体对水体造成的污染。通常在工业废水中能检测到镉、锌、铜、镍、铅、汞和铬等重金属，这些重金属主要源于金属电镀、采矿、农药、制革、冶炼、电池制造、石油精炼、油漆制造、颜料制造、印刷和摄影行业等。重金属在水体中能发生形体间相互转化、分散及富集的过程，使危害加剧[1]，因此，含有重金属的污水必须经过处理后才能达标排放。
目前已开发应用的废水处理方法主要有物理法、化学法和生物法[2]。其中物理法包括吸附法、萃取法、反渗透法、离子交换法和电渗析法等。常用的化学法有氧化还原法和化学沉淀法。一种新型的功能材料即为磁性微/纳米材料，它的特点有化学稳定性好、吸附性能好、容易再生、利于固液分离等。生物法是根据不同的生物去除金属离子的机理，可分为生物絮凝法、吸附法、植物修复法以及生物化学法等[3]。
重金属离子污染不同于其他有机化合物的污染，重金属是一类极具危害的污染物，其特点有以下几点：1）毒性具有长期持续性。2）经生物可以大量富集，重金属废水污染的突出特点就是生物富集特性。3）无论采用哪种处理方法都没法降解重金属，所以重金属污染后的危害时间长[4]。面对重金属离子废水污染的严重日益增长，已经有多种处理方法被应用于去除水中重金属离子。
1.2 磁性凹土树脂研究现状
国内的研究者在跟踪研究MIEX树脂的基础上制备出一系列新型的磁性树脂，这些磁性树脂在比表面积、交换容量、少的溶出物种类和数量上相对于MIEX具有一定的优势，在磁性树脂的研究上又迈进一步；但此类树脂的生产成本依然较高。近年来，为了进一步改善吸附树脂的综合性能和降低生产成本，有机-无机复合树脂引起研究者的广泛关注。在树脂的三维网络中加入无机成分，可以将树脂的机械强度、热稳定性、耐盐性能和重复使用等性能改进，且能够降低生产成本。无机原料包括矿物粘土和金属氧化物。
Castro等[5]通过共沉淀法制备出的磁性活性炭复合材料，陈亮[6]采用共沉淀法，将Fe2+和Fe3+混合之后负载在膨润土表面，并制备出磁性膨润土复合材料，类比推理，凹土也能制备磁性凹土材料，使复合材料同时具备凹土的高吸附性能和磁性分离性能。
Wang等[7]通过熔融共混法制备出聚丙烯/ATP（凹凸棒粘土）纳米复合材料。结果表明：ATP能够均匀分散在聚丙烯中，加入的ATP的作用是成核，使聚丙烯球晶尺寸变小，提高了其力学性能及储能模量。
Lai等[8]采用压模法制备聚四氟乙烯和酸处理ATP的纳米复合材料。凹土的添加有效降低复合材料的磨损率，酸处理的ATP对聚四氟乙烯耐磨性能的提高优于未处理的ATP，且耐磨损性能会随着酸处理ATP添加量的增加而提高。复合材料与纯聚四氟乙烯相比其热吸收容量更高和其耐磨损性能也更高。
林涛[9]对钙基膨润土进行钠化处理，再以十八烷基三甲基溴化铵（OTAB）作插层剂，采用阳离子交换法对钠基膨润土进行有机改性，最后添加双酚A为原料，利用插层聚合法制备出环氧树脂/膨润土复合材料，实验结果表明，复合材料的拉伸强度、冲击强度、热分解温度均得到提高。卢凤英[10]等采用原位聚合法制备出硅藻土/不饱和聚酯复合树脂，与纯UP相比，添加质量分数1-4%硅藻土的复合树脂的热稳定性有明显提高。膨润土、硅藻土等无机矿物材料的添加使得复合材料的综合性能得到提升。
通过磁性树脂的研究现状发现科研工作者在跟踪研究MIEX树脂的基础上，更多的研究指向提高磁性树脂对有机物的吸附性能上，磁性树脂吸附有机物性能的发挥取决于树脂的孔隙结构特征和表面化学性质，这是未来一段时间科研工作者需要迫切解决的问题。
为了进一步提升磁性树脂的吸附性能，降低生产成本，找到替代MIEX树脂的解决方案，本研究旨在把磁性凹土引入苯乙烯树脂中，制备磁性凹土树脂。凹凸棒粘土（凹土，ATP），理论化学式为Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4▪4H2O，是一种具链层状结构的富镁铝硅酸盐粘土矿物。凹土的结构为长棒状，根据其不同的长径比可以分为棒状、纤维状和针状，棒晶长约为1-5μm，直径在20-70 nm之间，是一种天然的一维纳米材料[11]。凹土的成本低廉，资源丰富，现已探明江苏盱眙储量高达2.72亿吨[12]。凹土独特的一维纳米棒晶结构和良好的表面活性决定它具有优越的离子交换性能、吸附脱色性能、独特的分散性能和耐盐碱等优良性质，且具有一定的可塑性和粘结力。作为天然的一维纳米材料在无机-有机复合材料中被广泛使用，是聚合物良好的补强材料，可以协同增强材料的理化性能。凹土作为树脂的补强材料时，其空间结构的独特、表面活性基团以及键合点，能够将树脂的网络结构改善，比表面积增大，增强树脂的综合性能，具体表现在：增强树脂的机械性能、力学性能和热稳定性；强化树脂的吸附性能，增加吸附量，实现材料的互补和优化。将凹土进行深加工赋予磁性，磁性凹土树脂由于具备磁性，可以快速实现固液分离，突破传统工艺的限制，改善工艺条件，降低生产成本，有利于工程化应用。磁性凹土树脂是一种非常有前景的复合吸附剂。
1.3 磁性凹土树脂在水处理中的应用
磁性离子交换树脂通常作为一种吸附剂去除水体中的污染物，尺寸较小、带有磁性的性质以及再生过程的简单会导致其与传统的离子交换型树脂不同。离子交换树脂是在交联聚合物结构中含有离子交换基团的一种功能高分子材料。树脂交换基团上的活性离子能够与水中的重金属离子（或其络合阴离子）发生交换反应，从而达到去除水中重金属离子的目的。

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