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《中南林业科技大学》 2010年
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LPAAM复合高吸水树脂的制备及性能

何新建  
【摘要】:高吸水树脂是一种具有超强吸水能力的新型功能高分子材料,其保水能力非常好,由于其优良的特性,高吸水树脂已引起广大科技工作者的兴趣,并进行了大量研究,已在农林园艺、生理卫生用品、医药、土壤改良等方面取得了广泛的应用。随着石油资源的日益匮乏和人们环保意识的不断增强,利用可再生的天然资源制备高吸水树脂是当今研究的重要课题之一。 木质素来源广泛,可再生,无毒价廉,其开发和利用有着重要价值。目前工业木质素的主要来源是造纸工业,虽然已采用先进的废水回用技术与设施,以充分利用制浆造纸废水中的有用物质及水资源等,但其中大量的木质素通常作为燃料使用,有的甚至未经处理直接排放,造成严重的资源浪费和环境污染。因此研究利用工业木质素,对于综合治理造纸工业废水污染、充分利用天然资源具有重要的现实意义。 以木质素磺酸钠(LS-Na)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为原料,高岭土(Kaolin)为无机添加剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,采用先溶液聚合后皂化法制备了高岭土/木质素磺酸钠接枝丙烯酸-丙烯酰胺(LPAAM)复合高吸水树脂,并对它的吸液、吸附和保水性能进行了研究。溶液聚合中选用正交设计方法,以蒸馏水和0.9%NaCl溶液中的平衡吸液倍率为评价参数得到了较优配方:m(AM):m (AA)=1:1, m (KPS) =1.0%,m (NMBA)=0.1%, pH=3。然后,将较优配方条件下的LPAAMO以不同浓度NaOH于90℃皂化2h,得到皂化后的LPAAM复合高吸水树脂,该树脂在蒸馏水和0.9%NaCl(质量浓度,下同)溶液中的平衡吸液倍率分别为1003g/g及89g/g。 系统研究了LPAAM复合高吸水树脂在不同盐溶液中的吸液倍率与时间的关系。考察了溶液种类、溶液浓度、pH、温度对LPAAM复合高吸水树脂在不同盐溶液中的平衡吸液倍率的影响。 通过对LPAAM复合高吸水树脂吸附金属Cu2+和Zn2+的研究发现,该树脂对Cu2+和Zn2+的吸附动力学可以用来描述;探讨了LPAAM复合高吸水树脂对过渡金属Cu2+和Zn2+的吸附等温式,溶液pH值对LPAAM复合高吸水树脂吸附Cu2+和Zn2+的影响,最大吸附量分别为180mg/g和169mg/g。对吸附金属离子前后的LPAAM复合高吸水树脂结构进行了比较,发现吸附Cu2+和Zn2+后,树脂的红外光谱部分吸收锋发生了变化(在1668cm-1处的吸收峰红移,在1565cm-1处的吸收峰蓝移);根据热重分析可知,开始分解的温度提高,残重比分别增大3.91%和3.70%;树脂吸附金属离子后,表面存在更多深浅不均匀的沟壑,堆砌得非常密实。 研究了自然蒸发条件下,LPAAM复合高吸水树脂在土壤中保水性能,考察了LPAAM复合高吸水树脂用量、肥料溶液种类和土壤质地对土壤保水性能的影响。对同一土壤,树脂用量越多,土壤保水率下降越慢。但随树脂用量增加,土壤保水率下降趋于平衡。LPAAM复合高吸水树脂用量为0.5%时,单一肥料溶液和不同混合肥料溶液中,三种质地土壤对10%尿素、10%尿素/0.1%磷酸二氢钠(溶液质量比1:1,下同)混合溶液保水效果较好,对0.5%氯化钾、0.1%磷酸二氢钠/0.5%氯化钾混合溶液保水效果较差。
【学位授予单位】:中南林业科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ324.8

【参考文献】
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