• 关键词：季铵碱树脂  合成  溴酸根及前驱物溴离子  吸附机制  作用机制

• 基金项目：国家自然科学基金（No.22166007，22166008，21976040，21667005）；广西高等学校高水平创新团队及卓越学者资助计划（No. 桂教人［2020］6 号）

• 张丹丹
• 广西民族大学化学化工学院，林产化学与工程国家民委重点实验室，广西林产化学与工程重点实验室/协同创新中心，南宁 530006

• 王荣臻
• 广西民族大学化学化工学院，林产化学与工程国家民委重点实验室，广西林产化学与工程重点实验室/协同创新中心，南宁 530006

• 余伟
• 广西民族大学化学化工学院，林产化学与工程国家民委重点实验室，广西林产化学与工程重点实验室/协同创新中心，南宁 530006

• 董慧峪
• 中国科学院生态环境研究中心，中国科学院饮用水科学与技术重点实验室，北京 100085

• 刁开盛
• 广西民族大学化学化工学院，林产化学与工程国家民委重点实验室，广西林产化学与工程重点实验室/协同创新中心，南宁 530006

• 刘绍刚
• 广西民族大学化学化工学院，林产化学与工程国家民委重点实验室，广西林产化学与工程重点实验室/协同创新中心，南宁 530006;中国科学院生态环境研究中心，中国科学院饮用水科学与技术重点实验室，北京 100085

• 摘要：水中的溴离子（Br^-）和溴酸根离子（BrO₃^-）由于难挥发、易溶解、稳定性好而难以除去，因此，制备了一种对较低浓度的Br^-和BrO₃^-都有 良好吸附去除效果的季铵碱树脂（Quaternary ammonium base resin，QABR）并表征了其物化结构.同时，考察了初始浓度、QABR投加量、溶液pH、离子强度、吸附接触时间和吸附温度等因素对QABR吸附Br^-和BrO₃^-性能的影响.结果表明，在0.05~4.00 mmol·L^-1浓度范围内，在298 K、pH=7.0时QABR对Br^-和BrO₃^-的吸附能力最佳，其最大吸附量分别为1.78 mmol·g^-1和1.65 mmol·g^-1；QABR对Br^-和BrO₃^-的吸附均与Langmuir等温吸附模型一致（R²>0.99），其吸附过程符合拟二级动力学（R²>0.99）；热力学分析表明，QABR对Br^-和BrO₃^-的吸附过程是吸热的、自发的 过程.FTIR和XPS表征证实QABR吸附Br^-和BrO₃^-的作用位点是季铵基氮，pH对吸附的影响及理论计算结果证实离子交换作用是QABR吸附Br^-和BrO₃^-的主要推动力，而静电作用是次要的.QABR对Br^-的吸附量优于多种常用商品树脂，饱和吸附了Br^-或BrO₃^-的QABR能被0.50 mmol·L^-1 NaOH有效洗脱且具有良好的重复再生使用性能.

• Abstract：The bromide and bromate anions are difficult to remove from waters due to their non-volatility， high solubility， and chemical stability. Here we describe the synthesis and characterization of a Quaternary ammonium base resin （QABR） that possesses excellent adsorption performance for the bromide and bromate anion from their minor-polluted water. Experimental conditions for batch adsorption were evaluated， including the initial concentration， QABR dosage， solution pH， ionic strength， adsorption contact time and adsorption temperature. The results show that the adsorption isotherm of QABR follows the Langmuir isotherm model （R²>0.99）， with the maximum adsorption capacity of 1.78 mmol·g^-1 for Br^- and 1.65 mmol?g^-1 for BrO₃^- in the concentration range of 0.05 to 4.00 mmol·L^-1 at pH 7.0 and 293 K， and its adsorption process is well described by the pseudo-second-order kinetics （R²>0.99）. The thermodynamic parameters indicate that the adsorption is spontaneous and endothermic. The analysis of FTIR and XPS confirms that the quaternary ammonium nitrogen is the adsorption site of Br^- and BrO₃^- on QABR. Furthermore， the pH effect on adsorption and the quantum chemistry calculation reveal the ion-exchange interaction represents the main adsorption mechanism， whereas the electrostatic interaction is less important. Br^- and BrO₃^- could be efficiently desorbed from the loaded QABR by 0.50 mmol·L^-1 NaOH， and the resin could be recycled with acceptable adsorption performance. Also， its removal of Br^- from water was better than several commercial resins in the comparison.

• Key words：quaternary ammonium base resin  synthesis  bromate and precursor bromine ions  adsorption mechanism  interaction model

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