模擬廢水樹枝狀二氧化鈦復(fù)合材料中的銅II鎳II和鉻III離子的修復(fù)

1、英文作者：M.A. Barakat , M.H. Ramadan , M.A. Alghamdi , S.S. Algarny , H.L. Woodcock , J.N. Kuhn 摘要：第4代的聚酰胺-胺（PAMAM）樹枝狀聚合物與乙二胺核（G4-OH）被固定在二氧化鈦（TiO2）上，作為一種新型的金屬螯合材料研究。表征結(jié)果表明二氧化鈦上樹枝狀大分子的有效固化和二氧化鈦上樹枝狀聚合物的保留需要以下修復(fù)。銅（II），鎳（II），和鉻（）的有效補(bǔ)救，這是在工業(yè)電鍍廢水中常見的模型污染物，在這項(xiàng)工作中被證明。對(duì)影響金屬離子的去除效率的重要參數(shù)進(jìn)行了研究；如溶液的pH值，保留時(shí)間，金屬離子濃度，和

2、復(fù)合材料的用量。金屬離子的去除在一個(gè)寬的金屬濃度范圍內(nèi)，平衡時(shí)間不到1小時(shí)就完成。金屬離子的最大去除 對(duì)Cu（II）和Cr（III）在pH為7 時(shí)達(dá)到，對(duì)鎳（II）在pH 為 9時(shí)達(dá)到。此外，當(dāng)對(duì)金屬離子的混合物進(jìn)行測試時(shí)，樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料更有效。特別是，相比純鎳溶液，在混合物中，Ni（II）螯合物急劇增加。這些研究結(jié)果表明，提高工業(yè)廢水的金屬離子去除率的新方法。關(guān)鍵詞：重金屬；污染；廢水；修復(fù)；有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料1 引言樹枝狀聚合物，是一種由從核心輻射的單體組成的超支分子，正在成為一類重要的聚合物。這些材料的結(jié)構(gòu)對(duì)其物理和化學(xué)性能有很大的影響。由于其獨(dú)特的行為，樹枝狀聚合物的應(yīng)用

3、廣泛包括環(huán)境整治，納米粒子的合成，和納米醫(yī)學(xué)(Scott et al., 2005; Myers et al., 2011; Astruc et al.,2010)。研究最多的也許是聚酰胺 - 胺（PAMAM）樹枝狀聚合物，它是一種毒性最低，便宜，易得的材料(Kitchens and Ghandehari,2009; Lard et al., 2010)。一般情況下，因?yàn)樗麄兊牧己玫慕Y(jié)構(gòu)和化學(xué)多樣性，樹枝狀聚合物已引起關(guān)注。具體而言，樹枝狀大分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)從邏輯上可以通過修改核心，類型和重復(fù)分支單元數(shù)和末端官能團(tuán)來控制。更高代樹枝狀大分子上表面官能團(tuán)的擁擠導(dǎo)致球形外圍內(nèi)腔的緊密堆積(Sc

4、ott et al., 2005)。然而，這些材料的商業(yè)應(yīng)用還沒有得到很好的探索。PAMAM樹狀大分子應(yīng)用的最初努力主要集中在早期時(shí)代的(Scott et al., 2005; Myers et al., 2011; Astrucet al., 2010)，有扁平的橢球形。然而，高代樹枝狀（4以上）是星爆形，是特別有吸引力的現(xiàn)代應(yīng)用。PAMAM樹枝狀大分子的關(guān)鍵特性是從溶液中螯合金屬離子的能力。這個(gè)屬性主要是用在金屬納米粒子的合成上(Huang et al., 2008; Kuhn et al., 2008;Witham et al., 2010; Li et al., 2011)，然而最近的

5、樹枝狀大分子的螯合作用已獲得利益。例如，金屬中毒是一種嚴(yán)重的環(huán)境問題，他們既有毒又致癌，即使是在相對(duì)較低的濃度下(Janget al., 2008; Liu et al., 2008, 2009; Iemma et al., 2008)。重金屬進(jìn)入環(huán)境的主要來源歸因于工業(yè)過程包括汽車排放，采礦活動(dòng)，電池制造，化石燃料(Guilherme et al., 2007),，金屬電鍍，電子產(chǎn)業(yè)(Denizli et al., 2005)。各種去除方法如膜過程（透析，電滲析，反滲透，等等），中和沉淀，萃取，離子交換都是有用的(Maroulis et al., 2007; Barakat, 2011)。然

6、而，開發(fā)更經(jīng)濟(jì)的替代品仍然是一個(gè)主要的目標(biāo)，這在本研究中通過合成復(fù)合材料得以實(shí)現(xiàn)。因此，螯合作用很好地作為低成本和環(huán)境友好的技術(shù)，有克服其他去除策略局限性的潛力(Rengaraj et al.,2004; Barrera-Diaz et al., 2005; Mohan and Pittman, 2006;Sankararamakrishnan et al., 2008; Benhamou et al., 2009)。聚合物，活性碳，金屬氧化物，二氧化硅，和離子交換樹脂已用于螯合工藝(Mohan andPittman, 2006; Duran et al., 2008; Cavus¸

7、 and Gürdag, 2008;Copello et al., 2008; Uguzdogan et al., 2009; Mostafa et al., 2009; Liet al., 2009)。高表面積材料，包括那些剛剛討論過的，需要分離應(yīng)用(Selvam et al.,2001)。PAMAM樹枝狀大分子的羥基和胺端基，也許是最合適金屬絡(luò)合應(yīng)用的(Diallo et al., 2004, 2005)。由于缺乏表面胺，帶有OH端基的PAMAM成本低且無毒的(Labieniec and Watala, 2009)。第4代羥基封端的大分子PAMAM（G4-OH）的金屬離子的封裝，

8、包括用樹枝狀聚合物的62個(gè)叔胺位點(diǎn)之一協(xié)調(diào)每個(gè)金屬離子(Yamamoto et al., 2010)。在目前的研究中，PAMAM樹枝狀大分子與乙二胺核（G4-OH）被固定在二氧化鈦（TiO2），作為一種新型的金屬螯合材料研究，即：新穎之處主要是二氧化鈦中摻入樹枝狀大分子。這個(gè)概念是基于羥基和胺端基的PAMAM樹枝狀大分子，也許是最普遍的金屬絡(luò)合應(yīng)用的研究。由于缺乏表面胺，帶有OH端基的PAMAM無毒(Kitchens and Ghandehari,2009)。PAMAM樹枝狀大分子被用來研究作為電鍍行業(yè)產(chǎn)生廢水的模型的合成溶液中的Cu（），Ni（），和Cr（）的螯合和去除。二氧化鈦?zhàn)畛醣贿x定制

9、作有機(jī)無機(jī)雜化材料有幾個(gè)原因，包括其機(jī)械強(qiáng)度和它作為有機(jī)物的分解催化劑在廢水處理中的使用。樹枝狀聚合物在二氧化鈦上的固定和保留將被證實(shí)。影響金屬離子去除的關(guān)鍵參數(shù)，包括pH值，批量的保留時(shí)間，金屬離子的濃度，材料用量。2 材料與方法2.1 材料4代聚酰胺-胺（PAMAM）樹枝狀聚合物（G4-OH）從Sigma-Aldrich購買（通過Dendritech，Inc.inMidland, MI）為10%（質(zhì)量）溶液，甲醇為溶劑使用無需進(jìn)一步純化。這樹枝狀聚合物直徑為nm和有一個(gè)有64個(gè)外部羥基官能團(tuán)乙二胺核心（2 -碳芯）?；瘜W(xué)式為C622H1184N186O188，其分子量為g/mol。鈦（IV

10、）的二氧化物或二氧化鈦（金紅石，純度為99.5，顆粒尺寸為12mm），購自Alfa化學(xué)有限公司。金屬濃度為1000mg / L的銅（II），鎳（II）和鉻（）的標(biāo)準(zhǔn)金屬溶液作為金屬硝酸鹽的前體。所有其他試劑均為分析純，由Sigma-Aldrich or Merck提供。2.2 TiO2固定化的樹枝狀大分子的合成和表征作為接收G4-OH樹枝狀大分子的甲醇溶液（1g）在過量的去離子水中稀釋。二氧化鈦慢慢地添加到含有水溶液的樹枝狀聚合物中以達(dá)到到稀漿混合。一旦所有的二氧化鈦被加入，樹狀大分子溶液與二氧化鈦質(zhì)量的比值為1:99。超聲處理2 h后（VWR超聲波清洗機(jī)，135 W，42KHz），復(fù)合材料用

11、熱板加熱干燥（T=60 ）以除去溶劑，然后在干燥爐（T=90 ）中除去所有多余的水分。樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料試樣用掃描電子顯微鏡（SEM）FEG 450, FEI,Amsterdam, Netherlands檢測。將樣品放置在Al-存根上的雙面碳磁帶，并在空氣中干燥。該顯微鏡在加速電壓為20kV下運(yùn)行。所有樣品均用20nm厚的金層（JEOL JFC-1600自動(dòng)精細(xì)涂布機(jī)）濺射。紅外（FTIR）光譜用PerkinElmer100 FTIR光譜儀獲得?？諝馐怯糜诒尘皽p法。氮物理吸附在QuantachromeAutosorb I上進(jìn)行的。比表面積由吸附等溫線的標(biāo)準(zhǔn)BET法測定。樣品用配備了

12、Cu K源的Philips PANalytical X-Pert ProX射線衍射儀進(jìn)行表征。使用管式爐樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料做一個(gè)初步的熱重分析（TGA）。據(jù)徐等人（2006）所做的程序，在2 h內(nèi)，溫度以10 min的加熱率升高到300 。2.3 批量修復(fù)實(shí)驗(yàn)在帶有磁力攪拌器的500ml的錐形燒瓶中結(jié)合金屬離子的量和樹枝狀聚合物/二氧化鈦吸附，去除廢水中的重金屬離子，銅（II），鎳（II），和Cr（）。使用Orion pH計(jì)（模型801A）監(jiān)測水溶液的pH值從3到11，根據(jù)需要用1 M HCl或1 M NaOH進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行120分鐘。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將溶液過濾，金屬離子濃度用電感耦

13、合等離子體（ICP）的儀器分析。修復(fù)量由ICP測量除去10ml等分的溶液的函數(shù)的監(jiān)視。金屬離子的去除效率的計(jì)算公式如下：%金屬離子去除的效率=（C0-C）/C0×100 (1)其中C0指金屬離子的初始濃度，C是金屬離子的保留濃度。3 結(jié)果與討論3.1 樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料的合成和表征如方案1所示，G4-OH樹枝狀大分子在泥漿過程中被固定在二氧化鈦上。樹枝狀大分子是超支化聚合物，從一個(gè)大小（代）和功能（內(nèi)部的和外部的官能團(tuán)）可以控制的中央核心輻射。圖1（a，b）顯示了樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖像。圖中顯示了一個(gè)未覆蓋二氧化鈦的多孔表面和形成較大的結(jié)構(gòu)的納

14、米粒子的集合體（圖1（b）?？紫兜男纬煽赡苁峭ㄟ^利用活性氧氣處理去除嵌入的樹枝狀大分子實(shí)現(xiàn)的。拆除模板后，二氧化鈦的框架是穩(wěn)定的，和孔隙通過模板樹枝狀大分子被復(fù)制。從某種意義上說，納米孔不是二維的，因?yàn)樗麄儧]有互相連接。方案1在二氧化鈦上固定G4-OH樹枝狀大分子來合成樹狀大分子/二氧化鈦復(fù)合材料的方法及其對(duì)金屬離子的分離的應(yīng)用與純二氧化鈦金紅石相比，樹枝狀大分子的機(jī)制加載到新制備的復(fù)合材料二氧化鈦通過紅外光譜得到證實(shí)（圖2（a，b）。可以看出，樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料與純的二氧化鈦相比較沒有顯著的功能帶。樹枝狀聚合物的各種功能帶，利用現(xiàn)有文獻(xiàn)中的識(shí)別功能進(jìn)行分析(Deutsch et

15、al., 2004, 2007; Ye et al., 2004)。在2972cm-1的對(duì)應(yīng)于C-H拉伸帶。在1648，1546和1279cm-1的功能帶表明酰胺分別通過酰胺C = O伸縮，酰胺C-N伸縮和C-N-H彎曲/關(guān)閉，和酰胺C-N-H彎曲/開口功能化。在1459，1428和1349cm-1波段，分別以H-C-H剪刀，H-C-H非對(duì)稱變形，和H-C-H振動(dòng)，搖擺，和扭曲。此外，樹枝狀聚合物的振動(dòng)標(biāo)志，有機(jī)聚合物化學(xué)連接到存在的二氧化鈦的證據(jù)。在1092和1046cm-1對(duì)應(yīng)Ti-O-C鍵(Jensen et al., 2005)。這些條帶的存在表明，樹枝狀聚合物和二氧化鈦之間存在化學(xué)相

16、互作用。此外，靜電相互作用和氫鍵也使樹枝狀大分子吸附在二氧化鈦成為可能如下；第一，二氧化鈦的等電點(diǎn)（零電荷點(diǎn)）接近5，加載過程是在pH =7的溶液中進(jìn)行的。在該pH值下，PAMAM樹枝狀大分子帶正電荷，而二氧化鈦表面帶負(fù)電荷。因此，樹枝狀大分子和二氧化鈦之間存在強(qiáng)烈的靜電相互作用。第二，PAMAM樹枝狀大分子有64個(gè)羥基基團(tuán)終止，這可能與水中二氧化鈦表面的羥基形成多個(gè)氫鍵。二氧化鈦的孔隙率和比表面積分別在樹枝狀大分子固定之前和之后測量。正如預(yù)期的那樣，二氧化鈦和樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料得到了類似的結(jié)果。BET比表面積為2.7 m2/g。孔隙直徑和體積分別為2.8 nm和8 ×1

17、0 -3cm3/g。二氧化鈦的結(jié)構(gòu)也由金紅石相的衍射圖案得到證實(shí)。得到第（110），（101），（200），（111），（211），（220），和（310）的米勒指數(shù)。熱重分析是為了證實(shí)樹枝狀大分子納入二氧化鈦的固化以及百分比。計(jì)算出的樹枝狀聚合物與二氧化鈦質(zhì)量比率為1%，然而在TGA分析中，樹枝狀大分子的實(shí)際值為0.86%。樹枝狀聚合物的質(zhì)量損失率?。?.14%），這證實(shí)了樹枝狀聚合物在二氧化鈦上的穩(wěn)定性好。圖1樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合樣品的SEM圖像。圖2純二氧化鈦（金紅石）（a）和樹狀大分子/二氧化鈦復(fù)合材料樣品（b）的紅外光譜。3.2 樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料從廢水中去除金屬離

18、子的效率PAMAM樹枝狀大分子的羥基和胺端基，也許是最普遍的金屬絡(luò)合應(yīng)用的研究。樹狀大分子/二氧化鈦復(fù)合材料的金屬離子的去除機(jī)理如方案2所示。第4代羥基封端的大分子PAMAM（G4-OH）的金屬離子的封裝，包括用樹枝狀聚合物的62個(gè)叔胺位點(diǎn)之一協(xié)調(diào)每個(gè)金屬離子。這種現(xiàn)象可以歸因于配體到金屬的電荷轉(zhuǎn)移，即；從樹枝狀聚合物的叔胺到金屬中心電子轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致化合物采用其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)在以往的工作中的詳細(xì)研究過（mankbadi等人。，2011）。方案2樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料的金屬離子（Mn+）的去除的機(jī)構(gòu)概念（Mnþ）。圖3在pH =7時(shí)，Cu（II），鉻（III），和Ni（II）

19、離子從水溶液中（獨(dú)立）的析出。條件：濃度（每種金屬離子）=50 mgL，T=25 ，分析次數(shù)為3。圖4在pH =9時(shí)，Cu（II），鉻（III），和Ni（II）離子從水溶液中（獨(dú)立）的析出。條件：濃度（每種金屬離子）=50 mgL，T=25 ，分析次數(shù)為3。PH對(duì)通過沉淀（在樹枝狀沒有）從水溶液中去除銅（II），鉻（III），和Ni（II）離子（獨(dú)立）的影響，在pH 為7和9時(shí)，分別見圖3和4。Cr（III）離子通過沉淀的去除率是非常高的，如90分鐘后，PH為7和9時(shí)，去除效率均為99%。相反，Cu（II）離子通過沉淀的去除率隨著時(shí)間和PH值的增加而逐漸增加，3小時(shí)后，在PH值為7和9時(shí)分別達(dá)

20、到最大去除率64和78%。Ni（II）離子通過沉淀的去除率只發(fā)生在pH 為9時(shí)（在pH值為7，沒有觀察到沉淀）。隨時(shí)間3 h后，隨著時(shí)間的增加，沉淀逐漸增加，達(dá)到最大的去除率76%。不同的沉淀行為歸因于溶液中氫氧化物的溶度積常數(shù)（KSP）的差異，順序?yàn)镃r（III）< Cu（II）<鎳（II）。例如，由于其較高的KSP值，相比其他兩個(gè)金屬氫氧化物，Ni（OH）2沉淀是比較困難的(Petrucci et al., 2007) （表1）。表1在T=25 下的溶度積常數(shù)（KSP）用純鈦在相同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。結(jié)果與沒有任何改善的沉淀實(shí)驗(yàn)類似。與純鈦的沉淀，聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料

21、中金屬離子去除很大程度上依賴于溶液的pH值。這種依賴性的結(jié)果是由于pH值能影響吸附劑的表面電荷和離子的吸附程度(Belgin, 2002)。pH對(duì)樹狀大分子/二氧化鈦復(fù)合材料中銅（II），鉻（III），和Ni（II）離子去除的影響如圖5-7所示。隨著PH值的增加，金屬離子的去除率增加隨pH值，與沉淀相比，在短時(shí)間（1小時(shí)）達(dá)到最大值。在pH值為7時(shí)，Cu（II），鉻（III），和Ni（II）的%，和29.7%。提高pH值至9，導(dǎo)致Cu（II）去除率略有增加到99.6%和Ni（II）去除率急劇增加到99.8%。這些結(jié)果與沉降相比（圖3和4），樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料對(duì)Cr（III）的去除影

22、響不大，因?yàn)橛谄漭^低的KSP值它已經(jīng)很容易的沉淀了。另一方面，樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料的改進(jìn)使Cu（II）去除率在pH值為7時(shí)，從64%到96.6%，在pH值為9時(shí)，從78%到99.6%。與沉淀相比，樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料的Ni（）的去除效率增加非常顯著（在pH值為7時(shí)，從零到29.7%，在pH為 9時(shí)，用更短的時(shí)間從76%增加到99.8%）。樹枝狀大分子幫助去除是由于叔胺能夠從溶液中有效地去除復(fù)雜的金屬離子(Yamamoto et al., 2010, 2011; Mankbadi et al.,2011).圖5 pH對(duì)樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料水溶液中銅（II）離子去除的

23、影響。條件：Cu（II）離子的濃度為50 mgL，樹枝狀聚合物用量為1 gL，溫度25，分析次數(shù)為3次。圖6pH對(duì)樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料水溶液中Cr（II）離子去除的影響。條件：Cr（II）離子的濃度為50 mgL，樹枝狀聚合物用量為1 gL，溫度25，分析次數(shù)為3次。圖7 pH對(duì)樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料水溶液中Ni（II）離子去除的影響。條件：Ni（II）離子的濃度為50 mgL，樹枝狀聚合物用量為1 gL，溫度25，分析次數(shù)為3次。 樹狀大分子/二氧化鈦復(fù)合材料的溶液中的金屬離子濃度對(duì)其去除的影響如圖8所示。低金屬離子初始濃度（10 mg/L），幾乎能完全去除所有三種金屬。在

24、Cu（II）和Cr（III）很寬的濃度范圍內(nèi)，樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料能有效的運(yùn)作。然而，對(duì)Ni（），隨著Ni（II）離子濃度的增加，去除率逐漸降低；Ni（II）濃度為800mg/l時(shí)，去除效率為87.9%。這種觀察是由于樹枝狀大分子對(duì)某些特定金屬親和力的差異。根據(jù)歐文-威廉姆斯系列，居二價(jià)金屬離子的傾向，無論復(fù)雜的配位劑的性質(zhì)，陽離子依次為：Cu（）Zn（）Pb（II）>Ni（II）(Petrov and Nenov, 2004)。目前的結(jié)果與本文提出的Cu（II）的關(guān)系的相關(guān)比鎳（）更復(fù)雜。圖8 樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料溶液中金屬離子的濃度對(duì)其去除的影響。條件：樹枝狀大分

25、子量為1 g/L，時(shí)間為1 h，溫度25 ，分析次數(shù)為3次。 樹枝狀聚合物/二氧化鈦劑量對(duì)金屬離子去除的影響，如圖9所示。增加劑量對(duì)Cr（III）的影響是可以忽略不計(jì)的，因?yàn)槌恋硎且环N強(qiáng)烈的競爭的過程，然而，Cu（II）和Ni（II）離子的去除率隨劑量的增加而增加。這一趨勢可能是由于絡(luò)合位點(diǎn)數(shù)目的增加。劑量為1g/ L，1小時(shí)后，Cu（II）和Ni（II）離子的最大去除效率達(dá)到99.6和99.2%，。然而，當(dāng)樹枝狀聚合物用量> 1 g/L時(shí)，去除率略有下降。這是由于自由分子/二氧化鈦粒子的聚集，導(dǎo)致表面活性位點(diǎn)的數(shù)目減少的結(jié)果。圖9樹枝狀大分子/二氧化鈦復(fù)合材料用量對(duì)金屬離子去除的影響。

26、條件：金屬離子濃度為50mg/l升，時(shí)間為1 h，T=25 .在pH 為7時(shí)，通過樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料同時(shí)去除溶液中的Cu（II），Cr（III），和Ni（II）離子，如圖10所示。在一個(gè)存在三種離子的混合物中，在更短的時(shí)間內(nèi)，大大提高去除效率，特別是鎳（II），1h后去除率達(dá)到56%（在Ni的單獨(dú)溶液中，去除率為29.7%）在pH 為7時(shí)，3小時(shí)后，去除效率達(dá)到79.4%。由樹枝狀大分子完全去除三種金屬離子，在pH 為7時(shí)。需要30分鐘，可去除Cu（II）和Cr（III），在pH值為9時(shí)，可去除Ni（II）離子（圖11）。在相同溶液中增強(qiáng)鎳（II）離子的去除效率可能歸因于在一個(gè)單一

27、的溶液中協(xié)調(diào)和存在Cu（II）和Cr（III）離子的Ni配合物生長的改進(jìn)(Barakat and Schmidt, 2010)。吸附等溫線可以用來描述溶質(zhì)如何與吸附劑相互作用。Freundlich等溫線是代表異構(gòu)表面多站點(diǎn)吸附的最常用的模型之一。Freundlich吸附等溫式表示如下；Q=KFCebF（2）其中Q是每克吸附劑金屬離子吸附的量（mg/g），Ce是在平衡狀態(tài)下的金屬離子的濃度（mg/l），KF是Freundlich吸附常數(shù)。Freundlich等溫吸附通過在樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料吸附，從溶液中去除Cu（II），Cr（III），Ni（II）離子的Freundlich等溫吸附已

28、應(yīng)用于本研究（圖12）。金屬離子的吸附在不同的金屬離子濃度范圍從10到800 mg / L，樹枝狀聚合物用量為1 g / L，最佳的時(shí)間（1小時(shí)）和pH值（對(duì)Cu（II）和Cr（III）pH值為7，對(duì)Ni（II）離子pH值為9）下進(jìn)行的?？梢钥闯?，F(xiàn)reundlich等溫模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的很好，線性圖表示樹枝狀大分子對(duì)三種金屬離子的高親和力。因此，F(xiàn)reundlich吸附等溫線與金屬吸附數(shù)據(jù)擬合可以解釋同時(shí)有效的去除重金屬，這是與其他以前的結(jié)果相一致(Miretzky et al., 2006)。一些吸附劑對(duì)重金屬的吸附能力如表2所示。圖10 在PH=7時(shí)，由樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料從

29、水溶液中同時(shí)去除Cu（II），Cr（III），和Ni（II）離子。條件：金屬離子的濃度為50mg/l，樹枝狀聚合物用量為1 gL，溫度25 ，重復(fù)分析三次。圖11 在PH=9時(shí)，由樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料從水溶液中同時(shí)去除Cu（II），Cr（III），和Ni（II）離子。條件：金屬離子的濃度為50mg/l，樹枝狀聚合物用量為1 gL，溫度25 ，重復(fù)分析三次。圖12 樹枝狀聚合物/二氧化鈦復(fù)合材料通過 Freundlich等溫吸附從溶液中去除Cu（II），鉻（III），Ni（II）離子。條件：樹枝狀大分子量1 g/L，時(shí)間1 h，溫度25 ，重復(fù)分析三次。表2 一些吸附劑對(duì)重金屬的吸附能

30、力。4 結(jié)論合成廢水溶液Cu（II），Cr（III），和Ni（II）離子的修復(fù)通過用固定在二氧化鈦第4代PAMAM樹枝狀大分子（G4-OH）實(shí)現(xiàn)。使用這些復(fù)合材料，在1小時(shí)的平衡時(shí)間內(nèi)，與沉淀相比或在很寬的濃度范圍（三個(gè)金屬的濃度高達(dá)800mg/ L）內(nèi)發(fā)生，金屬離子的去除率增加。而Cu（II）和Cr（III）很容易被去除，鎳（II）被證明是困難的，這是由于它在一個(gè)基本溶液中的穩(wěn)定性。當(dāng)多元金屬離子混合，可觀察到，去除效率增加，時(shí)間減少。對(duì)于三種測試金屬同時(shí)吸附，F(xiàn)reundlich吸附等溫模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的很好時(shí)。這個(gè)有趣的協(xié)同效應(yīng)提出了提高廢水處理的新策略。修復(fù)與材料的再生機(jī)理方面是目前

31、正在研究的重點(diǎn)。致謝作者非常感謝King Abdulaziz大學(xué)（(KAU, Saudi Arabia）資助這項(xiàng)工作，包括在南佛羅里達(dá)州大學(xué)（USF，美國）材料的合成和在KAU進(jìn)行的一批分離實(shí)驗(yàn)。作者希望感謝Selasi Blavo 和 Erum Qayyum對(duì)表面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的采集。附錄A。補(bǔ)充資料本文涉及的輔助數(shù)據(jù)可以在http：//10.1016/j.wenman.2012.12.025中找到。參考文獻(xiàn)Ahluwalia, S.S., Goyal, D., 2006. Microbial and plant derived biomass for removal of h

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