| 题名 | 多配位基离子交换／螯合纤维的合成、特征及应用 |
| 作者 | 刘瑞霞 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1998-04-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 汤鸿霄 ; 张宝文 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 高效吸附材料不仅是当前水质净化处理的高新技术环节，而且在痕量元素的分离富集与分析、资源的回收利用、湿法冶金、无机化工等领域都得到了广泛发展与应用，而离子交换／螯合纤维是高效吸附材料的主要发展方向之一。本文在综合大量文献报道的基础上，依据当前纤维吸附材料的研究现状，研制开发了多配位基离子交换炉鳖合纤维，并对其物理化学特征、吸附性能及在水处理中的应用进行了探讨。 首先， 本文以合成纤维一聚丙烯腈纤维为原料，依次经过交联、胺化、磷化、硫化等高分子反应，合成了含O、N、P和0、N、P、s的多配位原子离子交换／螯合纤维(文中分别以PAAP．Ⅱ、PAAP．Ⅲ、Ps．Ⅱ表示)。在此基础上，结合现代分析测试手段一红外光谱分析、扫描电镜观测、x．射线衍射分析、元素分析及电位滴定实验～研究和测定了多配位基离子交换／螯合纤维的化学结构组成、配位原子含量、酸碱特性及其一些物理性能，实验结果表明：1)PAAP一Ⅱ和PAAP．Ⅲ离子交换／螯合纤维中含有O、N、P配位原子，经过结构鉴定，其所含功能基团为氨基膦酸基、酰肼基、羧基，并推测了其合成反应机理。在PAAP一Ⅱ所含功能基团的基础上，又引入了二硫代羧基，得到含O、N、P、S多配位原子的PS．Ⅱ离子交换／螯合纤维：2)聚丙烯腈纤维经过一系列的化学改性之后，其结晶度下降，致使PAAP．Ⅱ离子交换／螯合纤维的结晶度趋于零，但由于交联反应的发生，仍使纤维吸附剂保持着较好的机械稳定性；3)电位滴定实验求定了PAAP一Ⅱ离子交换／螯合纤维的表面总吸附位和零电点，应用恒定容量模式的图解法求定了此纤维吸附剂的表面固有酸度常数PK。。和PK。z。这些结果为进一步研究离子交换／螯合纤维的吸附与交换作用提供了必要的数据基础。 其次，本文运用静态和动态吸附实验法，对所合成的离子交换／螫合纤维的吸附与脱附性能进行了探讨。结果表明：1)PAAP．Ⅱ、PAAP一Ⅲ及PS一Ⅱ离子交换／螯合纤维对金属离子具有较高的静态饱和吸附容量，在选定的溶液pH值下，PAAP．Ⅱ纤维对Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、zn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)和Ag(I)的饱和吸附容量为0．76-2．12 mmo垤，PAAP-Ⅲ纤维的饱和吸附容量为0．23-1．53mmo垤，PS．Ⅱ纤维的饱和吸附容量为0．42-3．33mmo瞻： 2)溶液pH值是影响吸附过程的主要因素， Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、zn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)离子有相同的pH-吸附率规律，在低pH值时，此纤维吸附剂几乎不对上述离子产生吸附，随着溶液pH值的增加，金属离子的吸附率发生突跃，在某一pH值以后，吸附率达到最大值。Ag(I)离子的吸附随pH值的增大缓慢上升。而Hg(Ⅱ)离子的吸附不随溶液pH值的改变发生变化，即使在较低pH值时，三种纤维对Hg(Ⅱ)离子吸附率仍达到96％1)2_t2，这为在较低pH值下，从混合离子溶液中分离萃取Hg(Ⅱ)离子提供了可能性；3)Langmuir型吸附等温式能很好地描述Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Ag(I)离子在PAAP．Ⅱ和PS．Ⅱ螯合纤维上的吸附行为，其回归系数均大于0．93：4)三种纤维吸附剂对金属离子具有较快的吸附速度：5)选择适当的洗脱剂、控制其浓度和体积，可以将90％的金属离子从PAAP．Ⅱ和PS．Ⅱ纤维吸附剂上洗脱，PAAP．Ⅱ纤维具有长期稳定性和可重复使用性，在十次吸附．解吸实验过程中，PAAP．Ⅱ纤维对金属离子的吸附率和洗脱率没有衰减现象；6)PAAP-Ⅱ纤维用于配制水中痕量Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的富集与分析，取得了较好的结果，各离子的回收率在98~104％范围内，其相对标准偏差小于4．8％。与此同时，本文采用红外光谱分析和x．射线光电子能谱法对纤维吸附剂的吸附机制进行了初步研究，结果表明：PAAP．Ⅱ纤维与Cu(Ⅱ)离子的作用机理可能是交换与螯合反应共同存在的吸附机制。 最后，本文从实际应用出发，对PAAP．Ⅱ纤维吸附剂在模拟和实际重金属废水处理中的可应用性进行了初步实验研究。结果表明：PAAP．Ⅱ纤维对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和zn(Ⅱ)离子的动态吸附容量大，运行周期长，并且出水质量好，因此，有可能成为高效经济的吸附材料，可望在重金属离子废水处理中得到广泛应用。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境水质学 |
| 公开日期 | 2011-10-19 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/1278]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘瑞霞. 多配位基离子交换／螯合纤维的合成、特征及应用[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 1998. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论