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基于聚丙烯腈的新型螯合纤维的制备及其吸附性能研究

张鑫松

   随着工业的高速发展,污染物的排放已使环境日趋恶化,给自然环境和人类健康造成了严重危害。就环境污染物而言,重金属污染尤为严重。因此,制备能够处理废水中重金属离子的高效吸附材料具有重要的意义。而螯合纤维(CF)是高效吸附材料的主要发展方向之一。 首先,本文以聚丙烯腈纤维(PANF)为基体,通过胺化反应和羧甲基化反应制得一系列新型螯合纤维。通过研究反应温度、反应时间、底物浓度等因素对功能化反应的影响确定了较优的实验条件。实验结果表明:(1)胺化反应随多胺链的增长而逐渐变得困难;(2)多胺化合物中的伯胺和仲胺基团皆可以参与胺化反应;(3)羧甲基化反应受氯乙酸浓度的影响较为显著。采用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)等分析手段对制得的螯合纤维进行结构表征,并讨论了功能化反应机理。 其次,选择合适的螯合纤维为研究对象,测定了其对Cd~(2+)的饱和吸附量,研究了pH值和吸附时间对Cd~(2+)吸附量的影响;测定了在低浓度下对Cd~(2+)的吸附情况并研究了该纤维的再生及重复使用问题;同时研究了该纤维对多金属混合溶液中Cd~(2+)、Hg~(2+)、Pb~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)、Ag+、Mg~(2+)等金属离子的吸附性能,并研究了其对实际污水中的超标重金属的吸附情况,最后探讨了该纤维吸附重金属的机理。结果表明:(1)该纤维对Cd~(2+)具有特别好的吸附能力,吸附速度快,饱和吸附量大:15分钟即可基本吸附饱和,饱和吸附量可达到1.337 mmol/g;(2)重复使用十次以后饱和吸附量可以达到0.712 mmol/g;(3)对混合金属离子溶液中的Cd~(2+)吸附效果很好,在24小时内即可将Cd~(2+)从0.5 ppm降低至0.01 ppm以下。同时对其他金属离子也有较好的吸附效果;(4)对实际污水中的Cd~(2+)吸附效果很好,在24小时内即可将Cd~(2+)从0.38 ppm降低至0.01 ppm以下。……   
[关键词]:聚丙烯腈;螯合纤维;重金属;吸附
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:天津大学2008年