基于羧酸盐功能化聚丙烯材料对水中铅铜镉离子的高效去除及其吸附机理研究

推荐 为解决工业废水中Pb2+、Cd2+和Cu2+的多金属污染问题，研究人员通过接枝羧酸盐基团（COO?）对聚丙烯（PP）进行表面功能化，制备了PPAAcO?Na+材料。研究表明，该材料对Pb2+的去除效率超过90%，且吸附过程以离子交换为主，具有快速高效的特点，为重金属污染治理提供了新思路。

　　

论文解读
随着工业化的快速发展，重金属污染已成为全球性环境问题，尤其是铅（Pb²⁺）、镉（Cd²⁺）和铜（Cu²⁺）等多金属离子在水体中的累积，对生态系统和人类健康构成严重威胁。传统处理方法如化学沉淀和吸附存在效率低、二次污染等问题，因此开发高效、环保的金属离子去除材料成为研究热点。为此，国内某研究机构的研究人员通过表面接枝羧酸盐基团（COO^?）对聚丙烯（PP）进行功能化改性，制备了一种新型吸附材料PPAAcO^?Na⁺，并系统评估了其对多金属离子的吸附性能及作用机制。

该研究采用傅里叶变换红外衰减全反射光谱（FTIR-ATR）和热重分析-差示扫描量热法（TGA-DSC）对材料结构进行表征，证实羧酸基团（PPAA）成功转化为羧酸盐基团（COO^?Na⁺），并分析了接枝度与丙烯酸（AA）浓度的关系。扫描电子显微镜结合能量色散X射线光谱（SEM-EDS）显示，随着AA浓度增加，PPAAcO^?Na⁺纤维厚度显著增加。吸附实验表明，PPAAcO^?Na⁺对Pb²⁺、Cd²⁺和Cu²⁺的去除效率依次为Pb²⁺>Cd²⁺>Cu²⁺，其中Pb²⁺的去除率超过90%，且吸附过程在120分钟内达到平衡。

关键技术方法
研究采用FTIR-ATR分析材料官能团变化，TGA-DSC评估热稳定性，SEM-EDS观察表面形貌，并通过吸附实验研究材料对Pb²⁺、Cd²⁺和Cu²⁺的去除性能。

研究结果

1. 材料表征：FTIR-ATR显示PPAA的–COOH峰（1711 cm^?1）消失，出现COO^?Na⁺特征峰（1562 cm^?1），证实羧基功能化成功；TGA-DSC表明PPAAcO^?Na⁺的熔融热降低（75.09 J/g→44.98 J/g），反映结构变化；SEM-EDS显示高AA浓度下纤维更致密。
2. 吸附性能：PPAAcO^?Na⁺对Pb²⁺的吸附效率最高（>90%），其次为Cd²⁺和Cu²⁺，吸附过程符合离子交换机制，形成聚合物-金属复合物（PPAAcO）_nM²⁺。
3. 作用机制：快速吸附（120分钟）表明化学相互作用占主导，材料表面羧酸盐基团通过静电吸引和络合作用结合金属离子。

研究结论与意义
该研究成功开发了一种基于聚丙烯的功能化吸附材料PPAAcO^?Na⁺，其高选择性去除Pb²⁺的能力在重金属污染治理中具有重要应用价值。研究不仅揭示了羧酸盐基团对金属离子的吸附机理，还为设计高效、可再生的环保材料提供了理论依据。PPAAcO^?Na⁺的制备工艺简单，成本低廉，有望在工业废水处理领域推广，助力解决多金属污染难题。此外，该材料的多功能性为后续拓展至其他污染物去除提供了可能，具有广阔的应用前景。