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新型超高交联纤维的制备及其吸附性能的研究

作　者: 刘丰
导　师: 原思国
学　校: 郑州大学
专　业: 有机化学
关键词: 超高交联纤维微孔结构吸附螯合纤维
分类号: TQ342.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

离子交换纤维的链间交联与微孔结构的修饰与表征是一项前人尚未涉及的领域。本论文在实验室前期工作基础上，主要完成了以下工作：1．以4，4’-二氯甲基联苯为刚性交联剂，通过在PP-ST-DVB基纤维上的后交联反应，制备出一类具有比表面积高、孔径分布窄的超高交联纤维状吸附剂。经过后交联反应，纤维比表面积从0.1 m~2／g增至361.31 m~2／g，平均孔径约为3.80nm。利用BET、IR、SEM、差热分析及元素分析等方法对纤维交联机理进行探讨，结果显示：产物残氯量低，反应较均匀，且具备良好的热稳定性。2．初步完成了超高交联纤维对极性、非极性小分子的吸附性能研究，探讨了纤维不同比表面积对有机蒸汽吸附的影响，从而得到其吸附规律。超高交联纤维对水溶液中苯酚、苯胺的吸附显示：其对苯酚的吸附量大于苯胺，吸附量分别为80mg／g和56 mg／g。为其在空气净化、废水处理等方面的应用提供了理论基础。对吸附等温线以Langmuir和Freundlich方程进行拟合，对苯酚的R~2值分别为0.9871和0.9814，较好的符合方程，Freundlich常数n大于1，说明吸附过程是放热的。3．以超高交联纤维为基体，对其进行氯甲基化、胺化反应，制备一种超高交联强碱性离子交换纤维，通过IR、元素分析等手段研究了反应进行程度。表明超高交联纤维的功能化比原纤维困难，同等条件下所得产品交换容量偏低，而且产物比表面积大幅下降。探讨了胺化纤维对水溶液中苯酚的吸附，并用Langmuir和Freundlich方程拟合，胺化产物对Freundlich方程符合良好而对Langmuir方程相关系数偏低。4．通过一系列的功能化反应得到两种含杂原子的螯合纤维，并利用IR、元素分析等手段对其结构进行分析。分别研究了硫脲基、巯基螯合纤维对铜离子的吸附性能，结果显示两种螯合纤维对铜离子都有一定的吸附量。为超高交联纤维在重金属离子的分离与富集领域的应用奠定基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-25
  1.1 离子交换纤维  10-16
    1.1.1 离子交换纤维的特点  10
    1.1.2 离子交换纤维的分类  10
    1.1.3 离子交换纤维的交换容量  10-11
    1.1.4 离子交换纤维的制备  11-12
    1.1.5 国内外研究现状  12-16
  1.2 离子交换树脂  16-23
    1.2.1 离子交换树脂的发展  16-17
    1.2.2 离子交换树脂的制备  17-18
    1.2.3 超高交联树脂  18-19
    1.2.4 超高交联苯乙烯的结构  19-20
    1.2.5 孔径与孔径分布的测定  20-21
    1.2.6 吸附等温线  21-23
  1.3 选题意义  23-24
  1.4 本研究的设计方案  24-25
第二章实验部分  25-33
  2.1 实验原材料  25
    2.1.1 实验材料  25
    2.1.2 实验试剂  25
  2.2 PP-ST-DVB原纤维的制备  25-27
    2.2.1 丙纶纤维的辐照接枝  25-26
    2.2.2 超高交联纤维的制备  26
    2.2.3 超高交联纤维的氯甲基化  26
    2.2.4 超高交联纤维的胺化  26
    2.2.5 硫脲基螯合纤维的制备  26
    2.2.6 巯基螯合纤维的制备  26-27
  2.3 结构的表征  27-28
    2.3.1 比表面积、孔径分布的测定  27
    2.3.2 纤维的红外光谱  27
    2.3.3 纤维的元素分析  27
    2.3.4 扫描电镜分析  27-28
  2.4 物理、化学性能  28-29
    2.4.1 热稳定性分析  28
    2.4.2 氯含量的测定  28
    2.4.3 交换容量的测定  28-29
  2.5 吸附性能  29-33
    2.5.1 纤维对有机蒸气的吸附性能  29
    2.5.2 超高交联纤维对苯酚、苯胺吸附等温线的测定  29-31
    2.5.3 纤维对苯酚的吸附动力学  31-32
    2.5.4 螯合纤维对铜离子的吸附  32-33
第三章结果与讨论  33-70
  3.1 丙纶纤维的辐照接枝  33-36
    3.1.1 辐照接枝机理  33
    3.1.2 辐照接枝的影响因素  33-35
    3.1.3 PP-ST-DVB纤维的结构  35-36
  3.2 超高交联纤维的制备  36-56
    3.2.1 合成机理探讨  36-38
    3.2.2 红外谱图解析  38-40
    3.2.3 纤维的比表面积与孔径分布  40-43
    3.2.4 吸附等温线  43-44
    3.2.5 纤维的扫描电子显微镜照片  44-47
    3.2.6 纤维的热稳定性分析  47
    3.2.7 超高交联纤维的元素分析  47-48
    3.2.8 交联反应的影响因素  48-51
    3.2.9 超高交联纤维的吸附性能  51-56
  3.3 超高交联纤维的氯甲基化  56-60
    3.3.1 纤维氯甲基化机理  56-57
    3.3.2 氯甲基化纤维的红外解析  57
    3.3.3 氯甲基化纤维的比表面积  57-58
    3.3.4 氯甲基化的影响因素  58-60
  3.4 超高交联纤维的胺化  60-66
    3.4.1 纤维胺化的机理  60
    3.4.2 胺化纤维的红外解析  60-61
    3.4.3 胺化纤维的比表面积和孔径分布  61-62
    3.4.4 胺化纤维的全交换容量  62-63
    3.4.5 胺化纤维的吸附性能  63-64
    3.4.6 Langmuir和Freundlich等温方程的拟合(298K)  64-66
  3.5 螯合超高交联纤维的制备及吸附性能  66-70
    3.5.1 硫脲基螯合超高交联纤维  66-68
    3.5.2 巯基螯合纤维  68-70
第四章结论  70-71
参考文献  71-77
致谢  77-78
附录硕士期间发表的文章  78

新型超高交联纤维的制备及其吸附性能的研究

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