4-vinylpridine(4-VP), 2-(allylthio)nicotinic acid(ANA), 2-Acetamidoacrylic acid(AAA)의 3가지 기능성 단량체를 사용하여 팔라듐(II) 이온이 각인된 고분자 나노구체(Pd)를 합성했습니다. (II) IIPs) 이온 각인 물질의 흡착 특성에 대한 다양한 기능성 단량체의 효과를 연구하기 위해 침전 중합 방법을 통해. 템플릿 이온 PdCl4 사이의 상호작용을 연구하기 위한 UV 스펙트럼의 결과 2− 4-VP와 ANA는 3가지 기능성 단량체와 주형이 반응하여 큰 구조적 변화를 일으킨 반면, AAA는 기본적으로 변하지 않는 구조를 보였다. Pd(II)에 대한 Pd(II) IIP의 흡착 성능에 대한 추가 결과는 4-VP가 ANA 및 AAA와 비교하여 5.042 mg/g의 흡착 용량을 갖는 Pd(II) IIP 합성을 위한 가장 유망한 후보임을 확인했습니다. . Pd(II) 흡착에 대한 Pd(II) IIP의 성능에 대한 작동 매개변수의 영향을 조사했습니다. 더 높은 pH, 온도 및 Pd(II)의 초기 농도에서 Pd(II) IIPs의 흡착 용량이 증가했습니다. 다중 금속 경쟁 흡착 실험의 결과는 Pd(II) IIP가 Pd(II)에 대한 선택성을 갖는 것으로 나타났습니다. 흡착 평형은 180분에 도달할 수 있습니다. 운동학적 분석은 흡착 테스트 데이터가 유사 2차 운동 모델에 가장 잘 맞는 것으로 나타났으며 이론 평형 흡착 용량은 약 5.085mg/g이었습니다. Pd(II) IIP에 의한 Pd(II)의 흡착 등온선은 Freundlich 방정식과 잘 일치하여 최적의 조건에서 유리한 흡착 반응을 제안합니다. 이러한 결과는 Pd(II) IIP가 수용액에서 Pd(II)를 제거하는 데 잠재적으로 적용할 수 있으며 Pd(II) IIP의 제조에서 기능성 단량체 선택에 대한 정보를 제공할 수 있음을 보여주었습니다.
<섹션 데이터-제목="배경">독특한 물리적, 화학적 특성을 갖는 팔라듐은 전기도금 재료, 촉매, 치과용 합금 및 브레이징 합금에 널리 사용됩니다[1, 2]. 다양한 분야에서 팔라듐의 적용이 증가함에 따라 팔라듐을 포함하는 상당한 양의 폐수가 생성될 수 있습니다. 팔라듐이 포함된 폐수의 배출은 심각한 자원 낭비를 초래할 뿐만 아니라 환경에 막대한 오염을 야기하고 인간의 건강에 해를 끼칠 수 있습니다[3,4,5,6]. 일부 연구에서 분리 및 농축은 이러한 문제를 해결할 수 있으며 일반적인 농축 및 분리 방법에는 공침[7], 흡착[8] 및 이온 교환[9], 액체-액체 추출[10] 및 고체상 추출[11]이 포함됩니다. , 미세 액체 추출 [12] 및 운점 추출 [13]. 팔라듐의 농축 및 분리에 대한 많은 연구가 있다[14,15,16,17,18]. 그 중 흡착법은 간편하고 편리하며 효율적이기 때문에 다방면에서 널리 사용되고 있다. 일반적인 흡착제의 성능에는 활성탄이 포함되지만 여러 금속을 포함하는 수용액에서 팔라듐 이온을 격리하는 데에는 그다지 선택적이지 않습니다. 따라서 폐액에서 팔라듐 이온의 제거, 회수 및 재활용을 위한 선택성이 높은 팔라듐 분리 물질의 개발은 매우 의의가 있습니다.
다른 일반적인 흡착제와 비교하여 수용액에서 금속을 분리하기 위한 높은 선택성을 가진 이온 각인 고분자 나노구가 최근 몇 년 동안 연구 핫스팟 중 하나가 되었습니다[19,20,21,22,23]. 이온 각인 고분자 나노스피어의 제조에 있어서, 이온 결합 또는 배위 결합에 의해 서로 다른 작용기를 갖는 작용기 단량체와 금속 이온에 의해 형성되는 킬레이트의 안정성은 작용기 단량체와 금속 이온 사이의 상호작용 강도에 따라 상호작용이 강할수록, 금속 이온을 킬레이트하는 이온 각인 폴리머의 능력이 강해지고 흡착 성능이 향상됩니다. 따라서 기능성 단량체를 선택하는 것이 중요합니다[24].
많은 연구에서 Pd(II) IIP의 제조에서 기능성 단량체로 4-VP를 사용했지만 4-VP를 다른 기능성 단량체와 비교한 연구는 거의 없습니다[25,26,27,28,29,30]. 이 연구에서는 일반적인 4-VP와 비교하기 위해 두 종류의 흔하지 않은 기능성 단량체 ANA 및 AAA를 사용했습니다. PdCl4 간의 상호 작용 2− 기능성 모노머는 UV 전체 파장 스캐닝으로 분석되었습니다. 그런 다음, 팔라듐(II)에 대한 3가지 기능성 단량체에 해당하는 Pd(II) IIP의 흡착 효과를 비교하여 최상의 기능성 단량체를 선택했습니다. 회분식 흡착 실험을 통해 수용액에서 팔라듐(II) 이온에 대한 Pd(II) IIP의 흡착 성능을 평가했습니다. FTIR, SEM 및 TGA의 다양한 특성화 수단을 사용하여 Pd(II) IIP에 대한 Pd(II) 흡착의 해당 메커니즘을 추가로 조사했습니다.
다음 화학물질 K2 PdCl4 , 4-비닐 피리딘(4-VP, 96%), 2-알릴 설프히드릴 니코틴산(ANA, 98%), 2-아세트아미도아크릴산(AAA, 99%) 및 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA, 98%)를 구입했습니다. 미국 알파 회사에서. Azo isobutyronitrile(AIBN, 99%)은 Shanghai zhongfugang Co. Ltd.에서 구입했습니다. 팔라듐 단일 원소 표준 용액은 중국 국가 표준 물질 네트워크에서 구입했습니다. 모든 화학 물질은 분석 시약 등급이었고 추가 수정 없이 사용되었습니다. 모든 용액을 준비하기 위해 초순수를 사용했습니다. 모든 유리 제품을 세척하고 Milli-Q 물로 헹군 다음 사용하기 전에 밤새 오븐에서 건조했습니다.
팔라듐(II) 이온이 각인된 고분자 나노구체는 침전-중합법에 의해 합성되었다. 침전 과정에서 주형(PdCl4)의 비율에 따라 Pd(II) IIP가 준비되었습니다. 2− ), 기능성 단량체(4-VP, ANA, AAA) 및 가교 단량체(1:4:40). 중합 절차에서 에틸렌 글리콜디메타크릴레이트(EGDMA)가 가교 단량체로 사용되었으며 중합 혼합물에는 2,2-아조비스이소부티로니트릴(AIBN, 개시제) 및 메탄올(Porogen)도 포함되었습니다. 자세한 작업은 다음과 같습니다.
첫째, 0.1mmol K2 PdCl4 50mL 유리 플라스크에 20mL의 메탄올에 용해한 다음, 0.4mmol 4-VP를 첨가하고 25°C에서 3시간 동안 자동 온도 조절 발진기에서 교반했습니다. 두 번째로, 4mmol의 EGDMA와 36.13mg AIBN을 유리 플라스크에 첨가하고, 얻어진 용액을 두꺼운 벽 압력 병에 옮겼습니다. 10분 동안 샘플에 질소 가스를 버블링하여 샘플 용액의 산소를 제거했습니다. 중합은 60°C의 수조에서 180rpm으로 교반하면서 24시간 동안 수행했습니다. 제조된 폴리머는 1:4(v /v ) 메탄올/물을 사용하여 미반응 물질을 제거한 다음 팔라듐 이온(PdCl4 2− )는 세척 용액에 팔라듐 이온이 없을 때까지 24시간 동안 4×50ml의 1:1 HCl과 함께 교반하여 폴리머 재료로부터 침출되었습니다. 마지막으로 중성 pH에 도달할 때까지 탈이온수로 세척했습니다. 중합체를 데시케이터에서 진공하에 건조시켰다. 같은 방법으로 팔라듐 이온을 도핑하지 않고 각인되지 않은 폴리머(NIP)를 제조했습니다.
자외선 가시 분광 광도계(UV-2600, Shimadzu, Japan)를 사용하여 PdCl4 간의 상호 작용을 분석했습니다. 2− 및 기능성 단량체. 전계방사형 주사전자현미경(SU8040, Hitachi, Japan)을 이용하여 이온각인 고분자와 비이온 고분자의 용출 전후 형태 변화를 관찰하였다. 용출 전후의 Pd(II) IIP 및 NIP의 푸리에 변환 적외선(FTIR) 스펙트럼과 NIP는 4000~400cm 범위의 KBr 펠렛을 사용하여 FTIR 분광계(Nicolet 6700, Thermo-Nicolet, USA)로 분석했습니다. −1 . Brunauer, Emmett, Teller's test(BET, TriStarII3020)를 사용하여 비표면적을 분석했습니다. 열중량 분석(TGA)은 Netzsch STA-409PC(독일)를 사용하여 건조된 질소 분위기에서 313~873K에서 수행되었으며 가열 속도는 10K/min이었습니다.
Pd(II)의 농도는 화염 원자 흡수 분광광도법(FAAS, TAS-990, Persee, China)에 의해 결정되었습니다. 모든 배치 흡착 실험은 10mL 금속 용액이 포함된 50mL 플라스틱 원심분리기 튜브에서 10mg 흡착제와 함께 180rpm의 자동 온도 조절식 발진기를 사용하여 수행되었습니다. 모든 배치 실험에 대해 샘플을 삼중으로 취했습니다. Pd(II) IIP에 대한 Pd(II) 흡착에 대한 온도의 영향은 15, 25, 35, 45 및 55°C에서 평가되었습니다. Pd(II) 흡착에 대한 다중 금속의 영향을 연구하기 위해 초기 농도가 10mg/L인 Pt(II), Zn(II), Cu(II), Ni(II)를 포함한 4개의 간섭 금속 이온이 선택되었습니다. .
등온선 흡착 실험은 흡착제의 일정한 투여량과 25°C(pH 2)에서 1~80mg/L 범위의 다양한 농도의 Pd(II)로 수행되었습니다. 흡착 동역학 실험은 정해진 시간 간격(샘플링 시간은 5, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 60, 120, 180, 240, 300분으로 설정)으로 용액을 수집하고 최종 분석을 통해 수행되었습니다. 수용액의 금속 농도.
Pd(II) 이온에 대한 Pd(II) 제거율과 Pd(II) IIP의 흡착 용량은 다음 방정식에 따라 계산할 수 있습니다.
$$ r=\left({c}_0-{c}_e\right)/{c}_0\times 100\% $$ (1) $$ q=\left({c}_0-{c}_e \right)\times V/m $$ (2)r (%)는 Pd(II)의 제거 효율, q (mg/g)은 Pd(II) IIP의 흡착제에 흡착된 Pd(II)의 용량입니다. c e (mg/L)은 평형 상태에서 용액의 Pd(II) 농도, c 0 (mg/L)은 용액 내 Pd(II)의 초기 농도, V (mL)는 Pd(II) 용액의 부피이고 m (mg)는 흡착제의 질량입니다.
Langmuir(Eq. 3) 및 Freundlich(Eq. 4) 등온선 모델은 수학적으로 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다.
$$ \frac{c_e}{q_e}=\frac{1}{bq_m}+{c}_e\frac{1}{q_m} $$ (3) $$ \ln {q}_e=\ln {K }_f+\frac{1}{n}\times \ln {c}_e $$ (4)여기서 q e 평형 상태에서 흡착제에 흡착된 Pd(II)의 양(mg/g), q m 특정 조건(mg/g)에서 흡착제의 이론상 최대 흡착 용량, c e 평형 상태에서 수용액의 Pd(II) 농도(mg/L), b Pd(II)와 흡착제(L/mg) 사이의 친화도에 연결된 Langmuir 상수, K f 는 흡착제의 흡착 용량과 관련된 Freundlich 상수이고, 1/n 는 0에서 1 사이의 이질성 요인입니다.
흡착 과정에 대한 역학 및 속도 제어 메커니즘을 더 명확히 하기 위해 일반적으로 사용되는 두 가지 역학 모델, 즉 유사 1차 역학 및 유사 2차 역학을 사용하여 실험 흡착 데이터를 시뮬레이션했습니다. 유사 1차(Eq. 5) 및 유사 2차(Eq. 6) 역학은 수학적으로 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
$$ {q}_t={q}_e\left(1-{e}^{\left(-{k}_1t\right)}\right) $$ (5) $$ {q}_t=\frac {q_e^2{k}_2t}{1+{q}_e{k}_2t} $$ (6)여기서 q e 평형 상태에서 흡착제에 흡착된 Pd(II)의 양(mg/g), t 는 흡착 과정 중 접촉 시간, q t t 시간에 흡착제에 흡착된 Pd(II)의 양입니다. (mg/g), k1 의사 1차 모델의 속도 상수(min −1 ) 및 k 2 유사 2차 모델의 속도 상수(g/mg min)입니다.
PdCl4의 UV 스펙트럼 2− 및 4-VP, 메탄올 내 ANA 및 AAA 상호작용 전후는 그림 1에 나와 있습니다. 그림에서 PdCl4 2− 219.4 및 242.4 nm에서 두 개의 흡수 피크를 가지며 다른 기능적 단량체가 추가되면 흡수 피크가 이동합니다. 4-VP의 기능성 단량체를 투여하면(그림 1a) PdCl4에 저변색 효과가 있습니다. 2− 219.4 및 242.4 nm에서 나타났고, 219.4 nm에서와 비교하여 hyperchromic 효과의 결과로 약 275 nm에서 새로운 흡수 피크가 형성되어 PdCl4 구조의 명백한 변화를 시사합니다. 2− 및 275nm 부근의 4-VP. PdCl4에 ANA가 추가되었을 때 2− 기능성 단량체로서의 메탄올 용액(그림 1b), PdCl4 2− 219.4 및 242.4nm에서 적색 편이 현상이 나타났고 219.4nm에서 흡수 피크와 비교하여 285 및 347nm 부근에서 두 개의 새로운 흡수 피크가 나타났습니다. PdCl4 2− ANA는 285nm와 347nm 부근에서 구조에 약간의 차이가 있습니다. 그림 1c에서 AAA를 첨가해도 PdCl4의 흡수 피크에 대한 적색 편이 또는 청색 이동이 일어나지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 2− 219.4 및 242.4nm에서 모두 새로운 흡수 피크가 없으며 PdCl4 구조의 무시할 수 있는 변화를 나타냅니다. 2− 그리고 AAA.
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PdCl4 간의 상호작용에 대한 자외선 스펙트럼 2− 그리고 (a ) 4-VP, (b ) 아나, (c ) 메탄올 중 AAA 및 (d ) 다른 기능 단량체에 의해 합성된 Pd(II) IIP의 흡착 특성
4-VP, ANA 및 AAA에 의해 제조된 Pd(II) IIP 및 NIP에 대한 Pd(II)의 흡착 효과를 추가로 연구하기 위해 각 재료에 대한 Pd(II)의 흡착을 측정했습니다. 도 1d에 도시된 바와 같이, Pd(II) IIP에 흡착된 Pd(II) 이온의 양은 상응하는 NIP보다 더 많았다. 또한, BET 방법에 따라 IIP와 NIP의 표면적을 계산했습니다(표 1). 4-VP에 의해 준비된 IIP의 표면적은 23.74m 2 입니다. /g NIP 초과(0.46m 2 /G). 이는 각인된 이온을 첨가한 후 표면적이 더 큰 일종의 고분자 나노구 Pd(II) IIP가 생성되었음을 의미합니다. 이 관찰은 Pd(II) IIPs와 NIPs의 동일한 종류의 기능성 단량체를 사용한 공간 구조의 상당한 차이로 해석될 수 있습니다. Pd(II) IIPs 형성 과정에서 각인된 Pd(II) 이온의 추가로 인해 기능성 모노머와 Pd(II) 이온은 각인 공동과 배위 착물을 형성하고 Pd(II)의 구멍 ) 이온은 NIP보다 Pd(II) IIP에서 Pd(II) 이온의 흡착량이 더 많은 "메모리"를 나타냅니다. 또한 Table.1에서 3가지 고분자의 Pd(II) 흡착능이 4-VP> ANA> AAA 순으로 증가함을 보여 4-VP로 제조한 Pd(II) IIP가 가장 우수함을 알 수 있었다. 그 결과는 금속 이온과 킬레이트화될 수 있을 뿐만 아니라 카르복실 및 히드록실기와 같은 작용기와 수소 결합을 형성할 수 있는 4-VP 구조에서 N 원자의 고립 전자쌍에 의해 야기되었다. 또한, 구조의 비닐 그룹은 가교제와 반응하여 원자 N이 중합체의 사슬에 매달려 약알칼리성 고분자 전해질을 형성할 수 있습니다.
이들 3가지 기능성 단량체의 구조(그림 2)와 흡착 시험 결과를 비교하여 질소 헤테로고리를 포함하는 4-VP의 흡착 효과가 가장 우수하고 질소 헤테로고리와 카르복실기를 모두 포함하는 ANA가 그 뒤를 이었습니다. 최악은 카르복실기를 포함하는 AAA였습니다. 따라서 우리는 Pd(II) 이온과 질소 헤테로고리를 포함하는 기능성 모노머의 결합이 카르복실기를 포함하는 것보다 더 강하고 카르복실기의 존재가 Pd(II) 이온과 질소 헤테로사이클을 모두 포함하는 기능성 모노머의 결합을 약화시킬 수 있다고 추측했습니다. 및 카르복실기.
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3가지 기능성 모노머의 구조식
다음 연구에서 언급된 Pd(II) IIP는 모두 4-VP를 기능성 단량체로 사용하여 제조되었습니다.
침출된 Pd(II) IIP, 미침출 Pd(II) IIP 및 NIP의 현미경적 형태가 관찰되었다. 그림 3a, d에서 미침출 Pd(II) IIP와 침출 Pd(II) IIP 모두 형태에 변화가 없음을 알 수 있습니다. 게다가 BET 방법은 Pd(II) IIPs의 비표면적(23.74m 2 /g)는 미침출 Pd(II) IIP와 유사했습니다(22.49m 2 /g), 약간의 차이는 무시할 수 있으므로 용출이 Pd(II) IIP의 형태에 영향을 미치지 않는다는 결론을 내릴 수 있습니다. 폴리머의 표면은 PdCl4 첨가 후 상대적으로 거칠어집니다. 2− 각인 된 구멍의 형성으로 인한 템플릿입니다. 이에 비해 NIP는 동일한 배율에서 미침출 Pd(II) IIP 및 침출 Pd(II) IIP(약 200nm)보다 훨씬 더 큰 입자 크기 2μm로 더 매끄러운 표면(그림 3e)을 나타냅니다. 이 발견은 템플릿 PdCl4의 추가가 2− 팔라듐(II) 이온 각인 폴리머의 형태학적 특성에 큰 영향을 미칩니다.
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(a의 SEM ) 4-VP - 유출된 IIP, (b )ANA - 침출된 Pd(II) IIP, (c ) AAA- 침출 Pd(II) IIP, (d ) 4-VP - Unleached IIP, (e ) 4-VP - 침출된 NIP. (20,000X에서 동일한 배율의 모든 이미지)
미침출 Pd(II) IIP, 침출 Pd(II) IIP 및 NIP의 열중량 곡선에서 다양한 분해 거동을 관찰할 수 있습니다(그림 4a). 40~100°C의 낮은 온도에서는 열분해율이 상대적으로 낮습니다. 체중 감소는 주로 자유 및/또는 결합된 물 분자의 증발에 기인합니다. 시료의 주성분은 100~250°C의 온도에서 아직 분해가 시작되지 않았습니다. 250°C 이상의 온도에서 샘플은 빠르게 무게를 잃기 시작합니다. 이것은 주로 온도가 상승함에 따라 폴리머의 유기물이 분해되기 때문입니다. 온도가 440°C 이상으로 상승함에 따라 폴리머의 유기물이 완전히 분해되어 열안정성 상태에 도달합니다. 온도가 600°C까지 올라가면 침출되지 않은 Pd(II) IIP의 잔류 질량 백분율은 약 6%에 도달합니다. 잔존물은 주로 무기팔라듐으로 구성되어 있는 것으로 추정된다.
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아 a:침출되지 않은 Pd(II) IIP, b:침출된 Pd(II) IIP, c:NIP의 TGA 곡선; (b ) a:미침출 Pd(II) IIP, b:침출 Pd(II) IIP, c:NIP의 FTIR 스펙트럼
FTIR 스펙트럼의 흡수 피크와 밴드를 기반으로 흡수성 물질 표면의 많은 작용기가 미침출 Pd(II) IIP, 침출 Pd(II) IIP 및 NIP에 대해 묘사되고 특성화될 수 있습니다(그림 4b). 3440과 1640 cm −1 에서 관측된 밴드가 그림에서 알 수 있습니다. 아미드에서 C-N 및 -CONH-의 신축 진동 주파수에 각각 할당됩니다. 3550, 2950, 2560, 2350, 1740, 1260cm의 피크 −1 에스테르의 -OH, C-H, S-H, C=O 및 C-O의 신축 진동 주파수에 기인합니다. 조정이 없기 때문에 3개의 FTIR 곡선에서 이러한 진동 흡수 피크 사이에는 이동이 없습니다. 곡선 b와 곡선 c에서 볼 수 있듯이 C-N에 기인한 피크는 1390에서 1380cm −1 로 이동했습니다. 주형 이온 Pd(II)를 추가한 후, 주형 이온 Pd(II)와 기능성 단량체 사이에 배위가 발생했음을 나타냅니다. 또한 2080 및 1980 cm −1 에서 새로운 흡수 피크가 나타났습니다. 곡선 b에서 Pd(II)의 용출 과정으로 인해 그룹에 약간의 변화가 발생할 수 있습니다.
Pd(II) IIP의 흡착 용량에 대한 Pd(II) 이온의 초기 농도 효과는 그림 5a에 나와 있습니다. Pd(II) IIPs의 용량이 고정된 경우 Pd(II) 이온에 대한 Pd(II) IIPs의 흡착 용량은 초기 흡착물 이온 농도가 증가함에 따라 증가하는 반면 제거 효율은 그에 따라 감소합니다. 이것은 용액에서 Pd(II) IIP가 제공하는 제한된 흡착 사이트 때문입니다. 더 낮은 Pd(II) 농도에서 활성 흡착 사이트의 양이 용액에서 대부분의 Pd(II) 이온을 흡수하기에 풍부합니다. 그러나 Pd(II) 이온의 초기 농도가 증가함에 따라 사용 가능한 활성 흡착 사이트 수는 흡착제의 고정 용량에 의해 제한됩니다. 과량의 Pd(II) 이온을 더 높은 농도에서 결합할 수 있는 더 이상의 활성 부위는 없습니다. Pd(II) IIP의 흡착 용량의 점진적인 포화와 함께 Pd(II) 제거 효율이 지속적으로 감소합니다.
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(a의 효과 ) 초기 농도, (b ) 접촉 시간, (c ) 온도 및 (d ) Pd(II) IIP의 Pd(II) 흡착에 대한 다중 금속
Pd(II) 이온에 대한 Pd(II) IIP의 흡착 용량과 제거 효율에 대한 접촉 시간의 영향은 그림 5b에 나와 있습니다. 60분의 초기 테스트 기간에서 Pd(II)에 대한 Pd(II) IIP의 흡착 능력과 제거 효율은 반응의 접촉 시간이 길어질수록 빠르게 증가합니다. 반응 초기에, Pd(II) 이온의 상대적으로 높은 농도와 함께 Pd(II) 흡착을 위한 Pd(II) IIP에서 많은 수의 결합 부위를 사용할 수 있으며, 질량을 촉진시키는 강력한 추진력이 있습니다. 벌크 용액에서 비어 있는 결합 부위로 흡착물 이온의 이동. 결과적으로 Pd(II) IIP가 효율적인 흡착제로 작용하여 처음 3시간 내에 폐수에서 중금속을 제거하는 데 도움이 됩니다. 그러나 접촉 시간이 길어짐에 따라 Pd(II) 이온과 결합된 Pd(II) IIP의 활성 사이트의 대부분과 사용 가능한 활성 사이트가 감소했습니다. 180분 후 Pd(II) IIP의 흡착 용량과 제거 효율은 변하지 않고 평형 상태에 도달합니다. 따라서 흡착과정을 위한 최적의 접촉시간은 180분으로 설정하였다.
그림 5c는 Pd(II)에 대한 Pd(II) IIP의 흡착 용량 및 제거 효율에 대한 작동 온도의 영향을 나타냅니다. 우리는 Pd(II)에 대한 Pd(II) IIP의 흡착 용량과 제거 효율이 온도가 증가함에 따라 증가한다는 것을 발견했으며, 이는 흡착 반응의 흡열 과정을 나타냅니다. 온도가 높을수록 흡수제의 흡착 능력을 높이는 데 유리합니다. 일반적으로 25~35°C 사이의 정상적인 엔지니어링 온도에서 Pd(II) IIP는 실제 적용에서 좋은 성능을 보일 수 있습니다.
Pd(II) IIP 및 NIP에 의한 Pd(II) 흡착에 대한 여러 금속의 영향은 그림 5d에 나와 있습니다. 여러 금속이 공존하는 시스템에서 Pd(II) IIP와 Pd(II)에 대한 해당 NIP의 흡착 용량이 가장 크며 Pt, Zn, Ni 및 Cu가 그 뒤를 잇습니다. Pd(II)에 대한 Pd(II) IIP의 흡착능은 Cu(II), Zn(II), Ni(II) 및 Pt(II)보다 각각 26.7, 21.5, 31.8 및 10.4배 더 높았다. . 결과는 Pd(II) IIP가 Pd(II)에 대해 매우 효율적이고 선택적인 것으로 나타났습니다. Pt(II)에 대한 Pd(II) IIP의 흡착 용량은 Cu(II), Zn(II) 및 Ni(II)에 대한 흡착 용량보다 컸으며, 이는 Pd(II)와 Pd(II)의 화학적 유사성 때문일 수 있습니다. II) 다른 금속과 비교하여 경쟁적인 흡착 사이트. Cu(II), Zn(II), Ni(II) 및 Pt(II)에 대한 NIP의 흡착 용량은 Pd(II) IIP의 흡착 용량보다 큰 반면 Pd(II)는 정반대이므로 더 우수함을 나타냅니다. NIPs보다 Pd(II) IIPs의 Pd(II) 흡착 효과는 큰 비면적이 아니라 제조 과정에서 Pd(II)에 대한 인식 흡착 사이트가 형성되기 때문입니다.
Pd(II) IIP의 흡착 능력을 조사하기 위해 두 가지 일반적인 흡착 등온선 모델, 즉 Langmuir 및 Freundlich 흡착 등온선 모델(그림 6a)을 사용하여 흡착 메커니즘을 조사했습니다. 그런 다음 실험 데이터에 유사 1차 및 유사 2차 운동 모델이 적합합니다(그림 6b). 각 모델의 등온 및 운동 매개변수는 표 2에 요약되어 있습니다.
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아 흡착 등온 및 (b ) Pd(II) IIP에 대한 Pd(II)의 동역학적 피팅 곡선
등온선 연구에서 Freundlich 등온선 모델의 상관 계수(R ^2 =0.991)는 Langmuire 모델(R)의 모델에 비해 1에 훨씬 가깝습니다. ^2 =0.946), 이는 Freundlich 등온선 모델이 Pd(II) IIP에 대한 Pd(II) 이온의 흡착 과정을 설명하는 데 더 적합함을 시사합니다. Freundlich 모델은 경험적 방정식이며 일반적으로 Freundlich 상수 n의 역수라고 믿어집니다. 흡착 성능과 음의 상관관계가 있다[27]. 1/n일 때 0.1 ~ 0.5 사이이면 흡착하기 쉽습니다. 1/n일 때 2보다 크면 흡착이 어렵다. 1/n 이 실험에서 얻은 값은 약 0.39로 Pd(II) 이온이 Pd(II) IIP에 쉽게 흡착됨을 나타냅니다.
운동 연구에서 피팅 결과는 유사 2차 운동 모델(R 2 =0.971) 유사 1차 운동 모델(R 2 =0.896). 5.042mg/g의 실험값에 더 가까운 이론적인 평형 흡착 용량 5.085mg/g으로, Pd(II) IIP에 대한 Pd(II) 이온의 흡착은 유사 초에 따라 더 많은 것으로 간주됩니다. -주문 운동 모델. 유사 2차 운동 모델은 속도 조절 단계가 주로 중금속 이온과 흡수제의 흡착 부위 사이의 화학적 흡착 과정이라고 가정합니다[31]. 따라서 Pd(II) IIP에 대한 Pd(II) 이온의 흡착은 주로 화학 반응에 의해 기여하여 각인된 인식 사이트의 형성을 확인합니다.
Pd(II) IIP 합성 과정에서 세 가지 종류의 기능성 모노머에 대한 연구는 상당히 다른 각인 효과를 보여주었다. UV 스펙트럼은 4-VP 및 ANA가 템플릿이 3개의 기능성 단량체와 반응한 후 큰 구조적 변화를 일으킨 반면 AAA는 기본적으로 변화하지 않음을 보여주었다. 배치 흡착 실험에 따르면, 4-VP는 ANA 및 AAA보다 Pd(II) 흡착 용량이 더 높은 가장 유망한 후보 기능성 단량체로 수행되었습니다. Pd(II) 이온에 대한 Pd(II) IIP 흡착에 유익한 각인된 인식 사이트의 형성은 FTIR 스펙트럼에 의해 입증되었습니다. 최적의 작업 조건에서 합성된 Pd(II) IIP에 의해 Pd(II) 이온에 대해 5.085mg/g의 이론적 평형 흡착 용량이 얻어졌습니다. Cu(II), Zn(II), Ni(II) 및 Pt(II)와 비교하여 Pd(II) IIP는 Pd(II) 이온에 대해 높은 선택성을 보였다. 등온 결과는 Freundlich 등온선 모델이 Langmuir 등온선 모델보다 Pd(II) IIP에 대한 Pd(II)의 흡착 과정에 더 적합함을 보여주었다. 운동 연구는 흡착 과정이 유사 2차 운동 모델로 가장 잘 설명될 수 있음을 보여주었습니다.
4-비닐프리딘
2-아세트아미도아크릴산
2-(알릴티오)니코틴산
(Brunauer, Emmett, Teller의 테스트)
화염 원자 흡수 분광광도법
푸리에 변환 적외선 분광기
비 이온 각인 고분자 나노구
팔라듐(II) 이온 각인 고분자 나노구
전계 방출 주사 전자 현미경
열중량 분석
자외선 표시
나노물질
과학자들은 항상 일반인이 결코 이해할 수 없는 물질로부터 극미량의 에너지를 얻으려고 노력하고 있습니다. 그러나 우리의 순수한 경이의 작은 세계에서 정확히 무슨 일이 일어나고 있는지 아는 것은 항상 좋은 일입니다. 그래서 저는 여러분에게 바로 눈앞에서 세상을 바꿀 수 있는 몇 가지 정보를 알려 드리겠습니다. 그래핀. 간단히 말해서 그래핀은 단일 탄소 시트 층입니다. 연필의 흑연을 상상해보십시오. 흑연의 가장 작고 단일한 층은 그라펜입니다. 원자 1개 두께의 순수한 탄소 시트입니다. 그러한 단순한 물질이 실제로 이렇게 인상적인 특성을
인간이 공장 설정에서 작업할 때 일반적으로 작업을 수행하는 데 필요한 모든 도구가 있는 작업 공간이 설정되어 있습니다. 산업 환경의 로봇 작업 공간도 마찬가지입니다. 로봇의 작업 공간에 대해 생각하는 방법은 다양하지만 기본적으로 로봇이 작동하는 공간으로 정의됩니다. 이것은 생산 라인 또는 작업셀에 있을 수 있습니다. 작동 위치는 중요하지 않습니다. 모든 산업용 다관절 로봇에는 정의된 작업 공간, 즉 한 영역을 이동할 수 있는 공간이 있습니다. 물론 로봇 작업 공간은 인간 작업 공간보다 훨씬 더 커질 것입니다. 이 금속 정확도의
