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冠醚聚氨酯泡塑法分离富集钾离子的应用研究

作　者: 刘飞
导　师: 梁渠
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质学
关键词: 冠醚聚氨酯泡沫塑料吸附钾离子
分类号: TS396.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前我国卤水生产钾盐的工艺存在一个问题,盐田老卤不仅影响了当地的生态环境,而且还破坏了未开发的钾资源。毕竟我国钾资源有限,钾盐生产面临的一个问题是要提高资源的利用效率,因此,发展从贫钾资源和排放的老卤中提钾的新方法是十分有必要的。本文选择二苯并-18-冠-6（Dibenzo-18-crown-6,DB18C6）作为功能基,研制出一种对钾离子选择性高的新型吸附材料——冠醚（DB18C6）聚氨酯泡沫塑料,并研究了其吸附钾离子的性能及其再生性能。首先采用超声波合成二苯并-18-冠-6,并对其进行红外光谱、元素分析、紫外光谱和核磁氢谱表征。在甲酸溶液中,二苯并-18-冠-6与甲醛生成二苯并-18-冠-6-甲醛聚合物,并对其进行红外光谱表征。然后制备冠醚聚氨酯泡沫塑料,经过反复实验,得到了水发泡冠醚聚氨酯泡沫塑料最佳配方:反应前,控制物料温度在20～25℃,聚醚多元醇100 g,二苯并-18-冠-6-甲醛聚合物30 g,蒸馏水5 g,硅油1.52 g,二月桂酸二丁基锡0.24 g,甲苯二异氰酸酯63 g。对合成的冠醚聚氨酯泡沫塑料进行热失重分析,实验结果表明,在200℃以下这种新型的吸附材料具有良好的热稳定性。冠醚聚氨酯泡沫塑料从水溶液中吸附钾离子的效率依赖于溶液pH值和吸附时间t。通过条件实验,确定了冠醚聚氨酯泡沫塑料对K⁺的最佳吸附条件:吸附时间为4小时,吸附温度为20℃,溶液pH为7。冠醚聚氨酯泡沫塑料对K⁺具有较高选择性和吸附量,其对K⁺的最大吸附容量为16.76 mg/g,是普通聚氨酯泡沫塑料的6.16倍。在选择性试验中,冠醚聚氨酯泡塑对K⁺的配位吸附选择性系数是Na⁺的1.97倍,Mg²⁺的16.85倍,Ca²⁺的3.35倍,说明冠醚聚氨酯泡沫塑料在此混合溶液中对K⁺具有较高选择性。这种新型冠醚聚氨酯泡沫塑料的再生性能良好,连续6次再生后的冠醚聚氨酯泡沫塑料对钾离子的吸附量仍为92.59%,变化不大,说明这种吸附剂的吸附性能是比较稳定的,可以循环多次利用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-23
  1.1 我国农用钾肥和钾资源概况  9-11
    1.1.1 我国农用钾肥概况  9-10
    1.1.2 我国钾资源概况  10-11
  1.2 我国提钾工艺概述  11-13
  1.3 冠醚聚氨酯泡沫塑料用于吸附剂的研究概况  13-20
    1.3.1 冠醚化学概况  13-16
    1.3.2 聚氨酯泡沫塑料概况  16-19
    1.3.3 聚氨酯泡沫塑料吸附阳离子的研究进展  19-20
  1.4 研究意义  20-21
  1.5 研究思路和特色  21-23
    1.5.1 研究内容与思路  21
    1.5.2 研究方案  21
    1.5.3 课题的特色  21-23
第2章冠醚（DB18C6）聚氨酯泡沫塑料的制备、表征与性能测试  23-37
  2.1 引言  23-24
  2.2 实验部分  24-26
    2.2.1 试剂和仪器  24
    2.2.2 二甘醇二对甲苯磺酸酯的合成  24
    2.2.3 二苯并-18-冠-6 的合成  24
    2.2.4 二苯并-18-冠-6 线性高分子化  24-25
    2.2.5 冠醚聚氨酯泡沫塑料的制备  25-26
  2.3 结果与讨论  26-35
    2.3.1 二甘醇二对甲苯磺酸酯的红外光谱表征  26-27
    2.3.2 二苯并-18-冠-6 的表征  27-30
    2.3.3 二苯并-18-冠-6-甲醛聚合物的红外光谱表征  30
    2.3.4 冠醚聚氨酯泡沫塑料配方的选择  30-33
    2.3.5 冠醚聚氨酯泡沫塑料的表征  33-35
  2.4 本章小结  35-37
第3章冠醚（DB18C6）聚氨酯泡沫塑料吸附K~+实验研究  37-58
  3.1 引言  37
  3.2 仪器与试剂  37-41
    3.2.1 仪器与设备  37-38
    3.2.2 试剂药品  38-39
    3.2.3 阳离子Mg~(2+)、K~+、Na~+、Ca~(2+)的鉴定方法  39-41
  3.3 实验内容  41-44
    3.3.1 标准曲线的绘制  41
    3.3.2 冠醚聚氨酯泡沫塑料吸附钾离子的条件实验  41-42
    3.3.3 冠醚聚氨酯泡沫塑料对Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的吸附量  42-43
    3.3.4 普通泡沫塑料对钾的吸附量  43
    3.3.5 冠醚聚氨酯泡沫塑料对K~+、Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的选择性实验  43-44
    3.3.6 冠醚聚氨酯泡沫塑料再生实验  44
  3.4 结果与讨论  44-56
    3.4.1 标准曲线的绘制  44-45
    3.4.2 冠醚聚氨酯泡沫塑料吸附K~+、Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的定性分析  45-46
    3.4.3 冠醚聚氨酯泡沫塑料吸附钾离子的条件实验  46-51
    3.4.4 冠醚聚氨酯泡沫塑料对Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的吸附量  51-52
    3.4.5 普通泡沫塑料对钾的吸附量  52-53
    3.4.6 冠醚聚氨酯泡沫塑料对K~+、Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的选择性实验  53-55
    3.4.7 冠醚聚氨酯泡沫塑料再生实验  55-56
  3.5 本章小结  56-58
结论  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-65
攻读学位期间取得学术成果  65

冠醚聚氨酯泡塑法分离富集钾离子的应用研究

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