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聚电解质纳米复合水凝胶的合成及性能研究

苏雪峰  
【摘要】: 本论文分别以阴离子单体丙烯酸钠(AAcNa)、阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)及蒙脱土(MMT)为原料;阴离子单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、阳离子单体乙烯基咪唑(VI)及有机改性蒙脱土(OMMT)为原料,通过水溶液原位聚合制备不同离子型纳米复合水凝胶,并对纳米复合水凝胶的结构、凝胶强度和溶胀行为等性能进行了系统研究。 对两性离子型水凝胶P(AAcNa- DAC)/CLAY溶胀行为的研究表明:两性水凝胶在不同小分子电解质种类、离子强度和pH的溶液内,溶胀行为呈现明显的反聚电解质效应。其溶胀动力学数据的数学分析表明:两性离子型纳米复合水凝胶的溶胀过程为非Fickian扩散机理,且溶胀动力学应为一级溶胀动力学。无机组分MMT的加入提高了水凝胶的吸液速率同时可以将两性离子型纳米复合水凝胶的凝胶强度提高为基质的13倍。 对离子型纳米复合水凝胶P(AMPS - VI)/CLAY溶胀行为的研究表明:水凝胶在不同小分子电解质种类、离子强度和pH的溶液内,溶胀行为呈现明显的聚电解质效应。其溶胀动力学数据的数学分析表明:离子型纳米复合水凝胶的溶胀过程为非Fickian扩散机理,且溶胀动力学应为一级溶胀动力学。OMMT的加入提高了水凝胶的吸液速率同时可以显著提高水凝胶吸附金属离子的能力,在pH=5.0、Cu2+初始浓度5mg/ml时,平衡吸附量可达到183mg/g干凝胶。在工业水处理及金属浓缩方面有很好的潜在应用价值。


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