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离子交换纳米纤维的制备及对Cu(Ⅱ)离子吸附性能研究

陈勇

   本文在静电纺聚丙烯腈纳米纤维时加入十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺来降低纤维直径,这样制备的纳米纤维将具有更大的比表面积和孔隙率。实验结果表明:随着十二烷基苯磺酸掺杂浓度的增加,聚丙烯腈溶液的电导率增大,纤维的平均直径逐渐降低,纤维的直径分布变窄。当十二烷基苯磺酸的浓度增加到1.1mol/L以后,溶液电导率趋于平衡,因此取十二烷基苯磺酸最大的掺杂浓度为1.1mol/L。此时所制备的聚丙烯腈纳米纤维平均直径最小,为116nm。 将十二烷基苯磺酸的掺杂浓度为1.1mol/L时所制备的聚丙烯腈纳米纤维进行碱性水解制备弱酸性离子交换纳米纤维。随着改性时间的增加,纤维表面引入的对Cu(Ⅱ)离子有吸附作用的-COOH基团和-CONH2基团增多,但也导致了纤维之间的交联效应的增加,使得离子交换纳米纤维膜的拉伸强度增加,断裂伸长率减小。测试对Cu(Ⅱ)离子的吸附性能发现,吸附量随着pH值的增加而增加,随着温度的增加而增加,而且对Cu(Ⅱ)离子的吸附动力学符合准二级动力学过程,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,通过Langmuir等温吸附模型得出对Cu(Ⅱ)离子的最大吸附量95.15mg/g。经过5次解析重复使用后,其吸附量仍然达到了第一次吸附量的50%以上。通过与相同条件下碱性水解改性制备的离子交换微米纤维比较,发现离子交换纳米纤维的吸附量均比离子交换微米纤维高,特别是在改性时间为30min的时候,吸附量提高了143%。 为了研究不同的改性方法制备的离子交换纳米纤维对Cu(Ⅱ)离子吸附性能。本文又将十二烷基苯磺酸的掺杂浓度为1.1mol/L时所制备的聚丙烯腈纳米纤维进行乙醇胺胺解改性制备螯合纳米纤维。通过实验发现,在改性时间为1-3h范围内,改性后的螯合纳米纤维形貌较好。随着改性时间的增加,纳米纤维之间的交联效应也相应的增加了,因此导致其拉伸强度增加,断裂伸长率减小。螯合纳米纤维对Cu(Ⅱ)离子的吸附结果表明,吸附量随着pH值的增加而增加,随着温度的升高而升高,其对Cu(Ⅱ)离子的吸附动力学符合准二级动力学过程,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,通过Langmuir模型得出对Cu(Ⅱ)离子的最大吸附量124.53mg/g。经过5次解析重复使用后,其吸附量仍然达到了第一次吸附量的50%以上。通过与相同条件下乙醇胺胺解改性制备的螯合微米纤维比较,发现螯合纳米纤维的吸附量均比螯合微米纤维高,特别是在改性1h时,吸附量提高了173%。……   
[关键词]:静电纺丝;离子交换纳米纤维;螯合纳米纤维;吸附;铜离子
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江理工大学2010年
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