隨著工業(yè)的發(fā)展，廢水中銅、鎘、鋅、鉛等重金屬離子污染日益嚴(yán)重，這些不可生物降解的金屬離子即使是低濃度也是有害的，可能導(dǎo)致人體感染和疾病。采用合適的吸附材料吸附金屬離子是一種有效的方法，如活性炭吸附劑，碳納米管吸附劑等。但活性炭低濃度時，吸附能力差，且再生困難；碳納米管吸附劑雖然吸附效果好，但后處理困難，會增加成本，產(chǎn)生新的污染。

聚乙烯醇縮甲醛泡沫(PVF)是聚乙烯醇(PVA)與甲醛的重要縮合產(chǎn)物，具有豐富的開孔結(jié)構(gòu)，較好的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性，耐候性及生物相容性好，因此在諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如清潔材料、過濾材料、吸收劑和功能性醫(yī)用材料等。殼聚糖是含多種螯合基的天然生物聚合物(如氨基、羥基、乙酰氨基)，能通過螯合作用或離子交換作用除去廢水中的金屬離子及染料等有害物質(zhì)。

本課題組對聚乙烯醇縮甲醛進(jìn)行過深入研究，可以制備出微米級孔徑的縮醛泡沫。在此基礎(chǔ)上，如果在泡沫中引入殼聚糖制備復(fù)合泡沫，這種復(fù)合泡沫不僅具有泡沫材料的多孔結(jié)構(gòu)，而且殼聚糖中的功能基團(tuán)如氨基還能吸附金屬離子，達(dá)到除去廢水中重金屬離子的目的。本文將殼聚糖引入到聚乙烯醇縮甲醛泡沫中，成功制備出基于聚乙烯醇縮甲醛的大孔吸附劑PVF-Cs，并詳細(xì)研究了泡沫對Cu(II)和Pb(II)離子的吸附性能。該方法操作簡便，吸附后處理簡單，成本較低，可為進(jìn)一步的工業(yè)廢水處理提供理論依據(jù)和方法。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

聚乙烯醇：聚合度為(1700±5)，醇解度為99%，中石化四川維尼綸廠；甲醛：分析純，濃度為38%，成都貝斯特試劑廠；硫酸：分析純，濃度為98%，成都科龍化工試劑廠；OP-10：分析純，成都科龍化工試劑廠；殼聚糖：成都科龍化工試劑廠；Cu(NO3)2?3H2O、Pb(NO3)2：成都科龍化工試劑廠；HNO3、NaHCO3：成都科龍化工試劑廠；去離子水：自制。

1.2 聚乙烯醇縮甲醛-殼聚糖泡沫的制備

將60g的PVA顆粒置于540g水中，室溫浸泡過夜后加熱到90℃溶解6h，獲得均相10%的PVA溶液。取60g上述PVA溶液置于三口燒瓶中，加入1.2g殼聚糖攪拌直至溶液變成淡黃色均勻溶液，然后加入27mL甲醛溶液及6mL濃度為50%的硫酸溶液，攪拌均勻后再加入5mLOP-10乳化劑，將轉(zhuǎn)速升到1200r/min，攪拌30min后將其轉(zhuǎn)移至模具中，于65℃固化5h，即獲得PVF-殼聚糖復(fù)合泡沫，簡稱為PVF-Cs泡沫。不加入殼聚糖在同等條件下制備的泡沫簡稱為PVF。

1.3 性能測試

1.3.1 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)測試：采用美國Nicolet6700傅里葉變換紅外測試儀(ThernoElectron公司，美國)進(jìn)行測試。紅外的測試范圍為500~4000cm-1，分辨率為4cm-1，掃描次數(shù)為24。

1.3.2 元素分析(EA)：采用意大利EuroEA3000型元素分析儀對泡沫進(jìn)行N元素分析，并結(jié)合氨基顯示反應(yīng)確定氨基的成功引入。

1.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)觀察：采用日本日立公司的S-3400型掃描電子顯微鏡觀察PVF、PVF-Cs泡沫的斷面形貌，其加速電壓為15kV。

1.3.4 電感耦合原子發(fā)射光譜(ICP-AES)測試：采用美國的IRISADV型電感耦合原子發(fā)射光譜儀測試吸附前后溶液的離子濃度。

2、結(jié)果與討論

2.1 PVF-Cs復(fù)合泡沫的結(jié)構(gòu)

PVF和PVF-Cs的紅外光譜如Fig.1所示。

在PVF的紅外光譜中，3200~3600cm-1處強(qiáng)而寬的吸收峰對應(yīng)O-H的拉伸振動峰，2858~2918cm-1處的峰對應(yīng)C-H的拉伸振動峰。1019~1118cm-1處的吸收峰歸因于PVF結(jié)構(gòu)中C-O-C的存在。與PVF的紅外圖對比，PVF-Cs在3437cm-1處的典型吸收峰明顯增加，存在一定程度的藍(lán)移，在1643cm-1處峰有相同的趨勢，這是因?yàn)榧尤氲臍ぞ厶且M(jìn)了氨基及羥基的緣故。

為了進(jìn)一步證明PVF-Cs泡沫中有氨基的存在，利用氨基與茚三酮的顯色反應(yīng)進(jìn)行鑒定，F(xiàn)ig.2為殼聚糖加入前后泡沫與茚三酮的顯色反應(yīng)。將PVF、PVF-Cs泡沫浸入配置好的1%茚三酮溶液中，加熱到60℃反應(yīng)一段時間。從圖中可以看出加入殼聚糖后，PVF-Cs泡沫與茚三酮溶液反應(yīng)后呈現(xiàn)出紫色，而PVF泡沫則無明顯的變化，證明了PVF-Cs中氨基的存在，即殼聚糖成功地附著在泡沫上。并且通過元素分析測得，PVF-Cs泡沫中的C、H、N的元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為56.954%、8.745%、1.512%，經(jīng)計(jì)算得出PVF-Cs泡沫中-NH2含量為1.08mmol/g。