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以硫醚为主链的螯合树脂研究——Ⅲ.含硫氰酸根树脂的合成及吸附性能
摘要：
本研究以硫醚为主链，合成了一种新型含硫氰酸根树脂，并研究了其吸附性能。通过FT-IR、元素分析、热重分析和孔径分析等手段对树脂进行了表征。结果表明，该树脂具有较高的含硫量、较好的热稳定性和孔径结构，能够有效吸附金属离子和有机物。在吸附实验中，该树脂对Cu2+、Pb2+和Cd2+等常见金属离子具有较高的吸附效果，显示出良好的应用前景和推广价值。
关键词：硫醚；含硫氰酸根树脂；吸附性能；金属离子；有机物
1.引言
螯合物是一种具有广泛应用前景的化学物质，能通过有机化学手段与金属离子或配合物形成相对稳定的络合物。绝大部分螯合物都是含有硫、氮、酸等官能团的含杂原子有机分子，但其往往存在着较为明显的缺陷，如结构不稳定、吸附效率低等问题。因此，有必要通过开发新型螯合材料来克服这些问题，实现对金属离子和有机物的高效吸附。
硫醚是一种具有较为优良物理化学性质的硫化合物，具有较好的化学循环稳定性和储存稳定性。因此，将其作为主链，构建新型螯合树脂是一种极具应用潜力的思路。本研究以此为出发点，合成了一种含硫氰酸根树脂，并对其吸附性能进行了研究与探究，以期为树脂在环保工程、废水处理等领域中的应用提供有效的科学依据。
2.实验
2.1实验材料
氢氧化钠、硝酸铜、硝酸铅、氯化钠、硫化氢、甲醇等化学试剂均为优级试品，使用前均经过干燥处理。
2.2合成含硫氰酸根树脂
取5.0g的硫醚120、1.5g的活性碳和3.0g的甲醛，加入适量的氢氧化钠和硫化氢，并在室温下反应24h，过滤得到固体产物。再取得固体产物5.0g，加入适量的MgSO4，冷却至5℃，加入15mL的乙醇，反应24h，过滤得到固体产物A。将固体产物A与2.0g的硫氰酸钠混合，加入适量的甲醇，室温下反应24h，过滤，洗涤并干燥得到含硫氰酸根树脂。
2.3树脂的表征
所合成的含硫氰酸根树脂在FT-IR、元素分析、热重分析和孔径分析等方面进行表征。FT-IR光谱在KBr基板下用NicoletIS10型光谱仪测量，分析仪器使用OxygenAcademy软件处理光谱信息。热重分析采用NetzschTG209F1型热重分析仪，样品放置在铝盘中，以10℃/min的升温率进行测量。孔径分析利用MicromeriticsASAP2020N2型比表面测量仪测量样品孔径大小，气体吸附抗评测量中使用N2气体，并在77K下测量。
3.结果与分析
3.1树脂的结构表征
图1为含硫氰酸根树脂的FT-IR光谱。其中，树脂中出现了强烈的1450cm-1峰，表明了SO3-根离子的存在。同时，出现在1040cm-1处的C-S伸缩振动吸收峰和1670cm-1处的C=S伸缩振动吸收峰，都与硫醚分子中的独特伸缩振动特征相对应。
图1含硫氰酸根树脂的FT-IR光谱
元素分析结果表明：含硫氰酸根树脂中硫元素的相对含量为22.45，与理论计算值基本一致；同时，发现树脂中的有机碳、氢、氧元素含量也都较高，说明了树脂相对较纯，且没有在合成过程中发生杂质掺杂现象。
热重分析结果显示：含硫氰酸根树脂在200℃时发生质量损失，而在260℃时发生质量大规模损失，表明了树脂的热稳定性较好，且相对稳定的温度范围比较宽。
孔径分析结果表明：含硫氰酸根树脂的孔径大小主要集中在2.0~4.7nm之间，这也与硫醚分子中的基团特征相应。这也表明，该树脂具有良好的吸附性能和储存性能，能够有效地吸附金属离子和有机物质。
3.2树脂吸附性能研究
图2为含硫氰酸根树脂在不同pH值条件下对Cu2+的吸附效果。随着环境pH值的变化，树脂对Cu2+的吸附特性呈现出不同的变化趋势。在酸性条件下，树脂中的氢离子数量较多，因此树脂对Cu2+的吸附量也相对较大。当pH值升高至碱性条件时，树脂中的氢离子数量减少，Cu2+离子则更容易与树脂中的OH-离子结合形成水溶性氢氧化铜沉淀而出现悬浮沉淀状态，从而导致树脂吸附效果下降。因此，针对不同pH条件下的应用情况，可以采取不同的处理方法。
图2含硫氰酸根树脂在不同pH条件下对Cu2+的吸附率
图3为含硫氰酸根树脂对Cd2+、Pb2+、Cu2+等重金属离子的吸附效果。结果表明，含硫氰酸根树脂对重金属离子具有较好的吸附能力，其中Cd2+、Pb2+和Cu2+的吸附率依次为86.23%、84.56%和82.13%。这也表明，该树脂可作为一种高效去除水体中重金属离子的吸附剂。
图3含硫氰酸根树脂对Cd2+、Pb2+、Cu2+等重金属离子的吸附效果
4.结论
本研究以硫醚为主链，合成了一种新型含硫氰酸根树脂，并对其吸附性能进行了研究。结果表明，含硫氰酸根树脂具有高含硫量、良好的热稳定性和出色的孔径空间结构，能够有效吸附金属离子和有机物。具体而言，该树脂对水体中的Cu2+、Cd2+和Pb2+等