丙烯酰胺系高吸水性树脂的改性及吸附性能研究
【摘要】：本论文将丙烯酰胺作为主要单体,分别合成了丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸丙烯酸/聚乙烯醇、膨润土改性丙烯酸/丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、钠基膨润土复合聚丙烯胺三种高吸水性树脂,分别采用物理及化学方法对其进行改性,研究了改性后树脂的耐盐及吸附性能影响。
通过在常温常压下使用等离子体技术对添加了2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的丙烯酸/丙烯酰胺/聚乙烯醇高吸水性树脂进行改性处理。结果表明,通过等离子体处理改性后可明显改善高吸水性树脂的耐盐性能,并确定了改善吸水树脂耐盐性的等离子体处理的最佳条件:放电功率为60 W;放电时间为2 min;树脂目数为80目。其经过等离子体处理表面改性的树脂对0.9% NaCl溶液吸液率较未处理前提高了13.33%。
采用微波辅助水溶液聚合法,在AA/AM/AMPS中添加膨润土对树脂进行改性。研究表明:树脂合成过程中膨润土、AM和AMPS的最佳配比分别为25%、30%、20%。此时树脂对Pb~(2+)的吸附率为84.34%,吸附容量为8110.85μg/g;用2 mol/L的盐酸作为淋洗液对树脂洗脱再生,再生后树脂对Pb~(2+)的吸附率仍可保持在62%以上,吸附容量达7153.75μg/g。
采用水溶液聚合法,引入钠基膨润土改性聚丙烯酰胺树脂,对其吸水性能进行测试得出:在膨润土用量为15 g,吸附目数为:100目时,该树脂具有较好的吸水性能,其吸自来水倍率最高可达248 g/g。分别讨论了膨润土用量及Pb~(2+)溶液浓度对复合树脂吸附性能的影响,其最高吸附率可达到99.4%。用盐酸洗脱再生后树脂对Pb~(2+)的吸附率仍可达到86.92%,这说明可以用盐酸来再生树脂,再生后的树脂仍然对铅具有很好的吸附性能,可以作为一种经济、实效的除铅吸附材料。
【关键词】：高吸水性树脂 低温等离子体 膨润土 吸附性能 Pb~(2+) 【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ320.1
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 第1章 绪论10-20
- 1.1 高吸水性树脂的研究意义10-12
- 1.2 高吸水性树脂国内外研发概况12-14
- 1.2.1 高吸水性树脂国外发展概况12-13
- 1.2.2 高吸水性树脂国内发展概况13-14
- 1.2.3 高吸水性树脂的发展趋势14
- 1.3 含铅废水的危害及其处理方法14-18
- 1.3.1 化学沉淀法15-16
- 1.3.2 电解法16
- 1.3.3 膜分离法16-17
- 1.3.4 离子交换法17
- 1.3.5 吸附法17-18
- 1.4 本论文的研究目的与意义18-20
- 第2章 等离子体改性对吸水树脂耐盐性的影响20-32
- 2.1 前言20
- 2.2 改性机理20-22
- 2.2.1 表面刻蚀20-21
- 2.2.2 交联改性21
- 2.2.3 化学改性21
- 2.2.4 接枝聚合反应21-22
- 2.3 实验部分22-24
- 2.3.1 实验试剂及仪器22
- 2.3.2 树脂的合成工艺及制备22-23
- 2.3.3 等离子体改性处理23
- 2.3.4 吸盐倍率性能测定23
- 2.3.5 结构表征23-24
- 2.4 结果与讨论24-28
- 2.4.1 正交试验与结果分析24-25
- 2.4.2 处理时间对吸水倍率的影响25-26
- 2.4.3 放电功率对吸水倍率的影响26-27
- 2.4.4 不同目数对吸水倍率的影响27-28
- 2.5 吸水树脂性能表征28-30
- 2.5.1 红外光谱分析28-29
- 2.5.2 热重-差热分析29-30
- 2.6 本章小结30-32
- 第3章 膨润土改性 AA/AM/AMPS 高吸水性树脂的合成及对 Pb~（2+） 吸附性能的研究32-50
- 3.1 前言32-33
- 3.2 聚合机理33-34
- 3.3 实验部分34-37
- 3.3.1 实验试剂及仪器34-35
- 3.3.2 高吸水性树脂的合成工艺及制备35-36
- 3.3.3 Pb~（2+) 吸附性能测试36-37
- 3.3.4 结构表征37
- 3.4 结果与讨论37-45
- 3.4.1 膨润土用量对树脂吸附Pb~(2+) 性能的影响37-38
- 3.4.2 AM 用量对树脂吸附Pb~(2+) 性能的影响38-39
- 3.4.3 AMPS 用量对树脂吸附Pb~(2+) 性能的影响39-41
- 3.4.4 粒径大小对树脂吸附Pb~(2+) 性能的影响41-42
- 3.4.5 溶液pH 值对树脂吸附性能的影响42-43
- 3.4.6 Pb~(2+) 浓度对树脂吸附性能的影响43-44
- 3.4.7 再生树脂吸附Pb~(2+) 性能测试44-45
- 3.5 结构表征45-48
- 3.5.1 红外光谱表征45-47
- 3.5.2 SEM 结构表征47-48
- 3.6 本章小结48-50
- 第4章 改性膨润土复合聚丙烯酰胺高吸水性树脂对Pb~(2+)的吸附性能研究50-74
- 4.1 前言50-51
- 4.2 改性机理51-53
- 4.2.1 钙基膨润土的钠化改性51-52
- 4.2.2 有机膨润土的改性机理52-53
- 4.3 实验部分53-58
- 4.3.1 实验药品及仪器53-54
- 4.3.2 高吸水性树脂的合成工艺与方法54-55
- 4.3.3 高吸水性树脂的吸水倍率55-56
- 4.3.4 吸附性能测试56-57
- 4.3.5 结构表征57-58
- 4.4 结果与讨论58-66
- 4.4.1 膨润土用量对吸水倍率的影响58-59
- 4.4.2 树脂颗粒大小对吸水倍率的影响59
- 4.4.3 单一吸附剂吸附性能59-60
- 4.4.4 膨润土用量对重金属离子吸附性能的影响60-61
- 4.4.5 Pb~(2+) 离子浓度对吸附量的影响61-62
- 4.4.6 不同吸附剂吸附速率及动力学拟合62-65
- 4.4.7 树脂的吸附再生性能65-66
- 4.5 结构表征66-71
- 4.5.1 红外谱图分析66-68
- 4.5.2 热稳定性测试(TG/DTA)68-69
- 4.5.3 SEM结构表征69-71
- 4.5.4 X 射线衍射71
- 4.6 本章小结71-74
- 结论74-76
- 参考文献76-83
- 攻读硕士学位期间承担的科研任务和主要成果83-84
- 致谢84-85
- 作者简介85
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