水环境重金属离子检测中敏感材料及自组装方法研究文献综述

 2023-08-14 03:08
  1. 文献综述:

在对相关重金属离子敏感材料的选择与功能化方法方面:传统的氨基与巯基对重金属离子具有较好的结合性,国内许多研究都采用巯基或是氨基功能化的方法对相关吸附材料进行修饰和自组装。在张雷等的研究中 [1],将已有的MSNs进行了氨基与巯基的共同修饰,使用方法为在含有氨基硅烷偶联剂与巯基硅烷偶联剂(1 : 1)的30.0 mL无水甲苯中超声。杨娜等[2]研究中发现,与介孔二氧化硅SBA-15相比,氨基改性SBA-15对铜离子的吸附能力提高了2倍。孙静静等[3]研究发现,氨基改性介孔硅溶胶吸附剂对重金属Pb2 具有选择吸附特性。洪帆等[4]将疏基改性的磁性介孔二氧化硅应用于对铅离子和汞离子的吸附,研究表明,吸附剂对Pb2 的饱和吸附量为18.46 mg/g,对Hg2 的饱和吸附量为25.8 mg/g。在周丽枫等[5]的研究中,对已制备的的磁性介孔二氧化硅(TMMS)进行了巯基改性,并研究了巯基浓度对Cd2 镉离子的吸附效果的影响:参照GB5009.15-2014[6]标准对镉离子标准溶液进行吸附前后的质量浓度,并根据式(1)进行吸附量计算。其中,Co为汞离子标准溶液的初始浓度,Ce为标准溶液的吸附后浓度,V为标准溶液的体积,m为吸附剂的质量,qe为单位吸附量。

(1)

又配制了不同初始质量浓度的镉离子标准溶液,分别测定吸附后含量,根据公式进行Langmuir模型(2)和Freundlich模型(3)拟合,计算出参数。

(2)

(3)

根据数据得到随着巯基浓度增加,巯基改性的TMMS对镉离子的吸附量逐渐增加,且吸附效果较好(巯基浓度0.131mmol/g时单位吸附量为2.824mg/g)。

以上的功能化自组装拟合方法和拟合分析方法也是国内较多研究采用的对吸附效果进行表征的典型方法。

在Joseacute; Aguado等人的研究中[7],对SBA-15材料进行了单氨基,二氨基,和三氨基功能化,并对比其吸附性能。选择的水系为铜离子,铅离子,镉离子,锌离子和镍离子(均为二价阳离子)的混合水系,使用电感耦合等离子体发射光谱法测试金属溶液的初始和最终浓度,并计算差值作为吸附量。根据原子量换算,几种不同的重金属离子吸附的摩尔量是近似相等的。

通过以上调研发现,虽然在某些材料上巯基或氨基表现出一定的选择性,但总体而言,巯基与氨基并不能认为其对汞离子具有理想的特异性选择,尽管其对重金属离子的敏感性已经得到广泛证实。

在Inhee Choi,Surin Hong等人的研究中 [8] ,使用了1,6-己二醇(HDT)对已有的单等离子体金纳米粒子(GNPs)进行了功能化修饰,并使用了令人印象深刻的方法,选用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)(结构式见图1)

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