本发明专利技术涉及一种采用响应曲面分析确定锶离子的动态吸附分离最佳条件的方法，具体涉及利用响应曲面分析确定吸附最佳的初始DH、温度、初始离子浓度和吸附剂质量。首先利用单因素实验考察了四个因素对锶离子的最大动态吸附容量的影响。再利用响应曲面实验设计考察上述四个因素，得到锶离子的最佳动态吸附条件为：初始DH为6.08，温度35℃，初始离子浓度70.0mg·L-1，吸附剂质量50.02mg。在此条件下得到的锶离子的最大动态吸附容量为21.92mg·g-1。采用本发明专利技术的优化方法，可显著提高锶离子的动态吸附容量，减小溶剂、资源的消耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锶离子的动态吸附分离方法，尤其涉及一种响应曲面优化锶离子 印迹聚合物对锶离子的动态吸附分离方法。
技术介绍
核燃料的开采与加工、核反应堆的泄漏、核废物的回收再处理等产生的大量的放 射性物质严重危害着环境和人类健康。具有放射性的 9°Sr，是核裂变产物中最丰富的中低 放射性核素之一，当其进入环境后会造成大气、水和土壤污染，造成自然生态环境破坏，最 终会通过食物链在人体内大量富集。因其半衰期长，代谢困难，可引发慢性内照射放射病， 造成贫血症、白血病等一系列疾病。因此，对环境中锶离子的及时吸附分离是极其必要的。 离子印迹聚合物（Ionimprintedpolymers，IIPs)，是一种具有固定孔穴大小和 形状，还有某些特殊分子结构和功能基团的新型高分子材料。由于在制备过程中获得的识 别位点对特定分子具有特异的亲和力、选择性以及高度交联的结构，能够选择性的识别目 标离子。并且其具有抗恶劣环境的能力，表现出高度的稳定性和长的使用寿命，因此广泛用 于金属离子的分离与回收。目前，有关离子印迹聚合物处理锶离子废水的研宄工作多采用静态的吸附方法， 该法用于实验室的试验研宄是行之有效的，但难以在工业上推广应用。本专利用锶离子印 迹聚合物作为吸附剂装填吸附柱，动态吸附分离水溶液中的锶离子。然而在动态吸附分离 的过程中，涉及到的参数很多，想要得到最优的吸附条件，达到最大吸附容量是比较困难 的。响应曲面法是一种优化吸附条件的有效方法，可用于确定各因素及其交互作用在吸附 过程中对吸附容量（响应值）的影响，以最少的实验次数就可以找到最优的动态吸附条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用响应曲面优化锶离子印迹聚合物对锶离子的动态吸附过程， 对初始PH、温度、初始离子浓度和吸附剂质量这四个对锶离子动态吸附影响较大的因素进 行优化，从而提高了锶离子的动态吸附容量。 锶离子印迹聚合物应用于动态分离水溶液中锶离子，并用响应曲面方法优化锶离 子动态吸附容量，按照下述步骤进行： (1)单因素试验： 依次改变初始pH、温度、初始离子浓度和吸附剂质量进行锶离子动态吸附单因素 试验，用ICP-AES测定流出液中锶离子的浓度，计算锶离子动态吸附容量，确定初始pH、温 度、初始离子浓度和吸附剂质量对锶离子吸附容量影响效果较显著的区间范围； (2)响应面法优化设计： 根据步骤（1)单因素试验结果，以锶吸附容量效果较显著的初始PH、温度、初始离 子浓度和吸附剂质量为自变量，锶离子动态吸附容量^为响应值Y，利用Design-Expert 8. 0. 5b软件根据Box-Behnken设计原则进行实验设计，确定每种方案下的锶离子动态吸附 容量； (3)模型的建立和统计分析 根据步骤（2)的数据进行多元回归分析，建立二次多元回归模型： Y = +11. 06+0. TOXfO. 78Xn+2. 87Xm-0. 84XIV-0. SSXJn+0.0 42XAH-7. 65E-3XAV +0. 21XnXm-0. 61XnXIV-0. 36XmXIV-7. 34X/+0. 51Xn2-〇. 40Xm2-〇. 33XIV2 其中，响应值Y为锶离子吸附容量qe，为初始pH、X"为温度、XIn为初始离子浓 度，xIVS吸附剂质量； (4)对二次多元回归模型方程进行方差分析和显著性分析； (5)实验结果分析与优化： 利用Design-Expert8. 0? 5b软件根据二次多元回归模型进行绘图分析自变量Xp ^^乂^和响应值丫的关系^导到回归方程的响应面及其等高线图^导到动态吸附锶离子 的最优吸附条件。 步骤（1)中，所述锶离子动态吸附容量的计算方法为：其中，qe为锶离子吸附容量，Q为体积流量（mL，ttotal为达到吸附平衡时所 用时间，Q锶离子溶液初始浓度，Ct为t时刻流出液中锶离子浓度，m为吸附剂质量。 步骤⑴中，所述初始pH值为4~8,温度为15~35°C，初始离子浓度为10~ 70mg?L'吸附剂质量为50~150mg。 步骤（1)中，所述的锶离子动态吸附试验方法为：选用自制动态吸附实验装置， 将锶离子印迹聚合物装入动态吸附柱中，将具有初始pH值的去离子水通过吸附装置10~ 30min;将具有初始pH值、初始浓度为(^的锶离子溶液，在一定温度下，按一定流速通过吸 附柱，利用电感耦合等离子体原子发射光谱测量t时刻流出液中锶离子浓度Ct。 本专利技术的技术优点：(1)本专利技术用到的锶离子印迹聚合物具有优越的锶离子识别能力； (2)采用动态吸附方法吸附分离锶离子，为工业进一步应用提供依据； (3)利用响应曲面优化锶离子印迹聚合物对锶离子的动态吸附过程，仅需29组实 验即可得到优化结果，得到锶离子的最大吸附容量。【附图说明】 图1为本专利技术所得自制的动态吸附试验装置示意图； 图2为本专利技术初始pH变化对动态吸附锶离子的影响图； 图3为本专利技术温度变化对动态吸附锶离子的影响图； 图4为本专利技术初始离子浓度变化对动态吸附锶离子的影响图； 图5为本专利技术吸附剂质量变化对动态吸附锶离子的影响图； 图6为本专利技术初始pH与温度对动态吸附锶离子影响的响应面三维图； 图7为本专利技术初始pH与温度对动态吸附锶离子影响的响应面二维图； 图8为本专利技术初始pH与初始离子浓度对动态吸附锶离子影响的响应面三维图； 图9为本专利技术初始pH与初始离子浓度对动态吸附锶离子影响的响应面二维图； 图10为本专利技术初始pH与吸附剂质量对动态吸附锶离子影响的响应面三维图； 图11为本专利技术初始pH与吸附剂质量对动态吸附锶离子影响的响应面二维图； 图12为本专利技术温度与初始离子浓度对动态吸附锶离子影响的响应面三维图； 图13为本专利技术温度与初始离子浓度对动态吸附锶离子影响的响应面二维图； 图14为本专利技术温度与吸附剂质量对动态吸附锶离子影响的响应面三维图； 图15为本专利技术温度与吸附剂质量对动态吸附锶离子影响的响应面二维图； 图16为本专利技术初始离子浓度与吸附剂质量对动态吸附锶离子影响的响应面三维 图； 图17为本专利技术初始离子浓度与吸附剂质量对动态吸附锶离子影响的响应面二维 图； 附图标记说明：1_待测样品溶液，2_懦动栗，3_吸附剂，4_石英砂，5_流出液。【具体实施方式】 下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并 不限于此。 (1)单因素试验 依次改变初始pH、温度、初始离子浓度和吸附剂质量进行单因素实验。 选用自制动态吸附实验装置，将50~150mg的锶离子印迹聚合物装入动态吸附 柱，用PH4~8的去离子水通过装置30min，其目的在于排除实验外的影响因素，从而降低 实验误差。将具有与上述去离子水同样pH，初始离子浓度为10~70mg?I71，溶液温度为 15~35°C的锶离子溶液以lmL?mirT1的流速通过动态吸附柱，5mL塑料离心管连续接流出 液，用ICP-AES测定流出液中锶离子的浓度，并计算锶离子动态吸附容量。 图2为本专利技术初始pH变化对动态吸附锶离子的影响图。当pH由4升到6时，锶 离子动态吸附容量明显增加，而当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锶离子印迹聚合物动态吸附锶离子的响应曲面优化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)单因素试验：依次改变初始pH、温度、初始离子浓度和吸附剂质量进行锶离子动态吸附单因素试验，用ICP‑AES测定流出液中锶离子的浓度，计算锶离子动态吸附容量，确定初始pH、温度、初始离子浓度和吸附剂质量对锶离子吸附容量影响效果较显著的区间范围；(2)响应面法优化设计：根据步骤(1)单因素试验结果，以锶吸附容量效果较显著的初始pH、温度、初始离子浓度和吸附剂质量为自变量，锶离子动态吸附容量qe为响应值Y，利用Design‑Expert 8.0.5b软件根据Box‑Behnken设计原则进行实验设计，确定每种方案下的锶离子动态吸附容量；(3)根据步骤(2)的数据进行多元回归分析，建立二次多元回归模型方程：Y＝+11.06+0.70XI+0.78XII+2.87XIII‑0.84XIV‑0.22XIXII+0.042XIXIII‑7.65E‑3XIXIV+0.21XIIXIII‑0.61XIIXIV‑0.36XIIIXIV‑7.34XI2+0.51XII2‑0.40XIII2‑0.33XIV2其中，响应值Y为锶离子吸附容量qe，XI为初始pH、XII为温度、XIII为初始离子浓度，XIV为吸附剂质量；(4)对二次多元回归模型方程进行方差分析和显著性分析；(5)利用Design‑Expert 8.0.5b软件根据二次多元回归模型进行绘图分析自变量XI、XII、XIII、XIV和响应值Y的关系，得到回归方程的响应面及其等高线图，得到动态吸附的最优吸附条件。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕，刘方方，倪良，孟敏佳，钟国星，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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