PPS纤维的链间交联及化学改性研究

摘要

离子交换纤维具有反应动力学性能优异、应用形式广、选择性高等特点，在环境治理、高纯化学品制备等领域的应用越来越受到人们的关注。近年来随着离子交换与螯合纤维新品种的不断增加，对不同基体、不同功能基的离子交换与螯合纤维的研究逐渐成为一个热点。本文以聚苯硫醚（PPS）纤维为基本骨架，首先使其高分子链间交联形成三维网络，进而通过不同官能团修饰，制备了具有一定机械强度的离子交换与螯合纤维。主要研究内容为：
　　首先通过4,4’-二氯甲基联苯的硝化反应制得一种新型交联剂2-硝基-4，4’-二氯甲基联苯（NO2-CMB），然后以AlCl3为催化剂与PPS纤维反应合成具有一定交联度的PPS基纤维；交联纤维经氯磺酸磺化制得强酸离子交换纤维。研究了AlCl3为催化剂条件下，反应温度、时间、催化剂用量对交联反应的影响，以及强酸纤维对亚甲基蓝的吸附性能。实验结果表明：反应温度80℃、反应时间24 h、PPS与AlCl3摩尔比1:2.5条件下得到的NO2-CMB-PPS交联纤维综合性能最佳。强酸离子纤维对阳离子染料亚甲基蓝(MB)有一定的吸附能力，吸附速率快，去除率可达99.7％。
　　其次，以交联聚苯硫醚纤维为基体，通过氯甲基化反应、乙二胺胺化反应后和5-氯甲基-8羟基喹啉发生N烷基化反应制备一种新型PPS基螯合纤维，并分别研究了反应浓度、温度、时间等条件对制备螯合纤维的影响。实验表明：反应温度90℃，反应时间24 h，螯合纤维接枝率最高。同时对不同阶段产物分别用扫描电子显微镜（SEM）及红外光谱（FT-IR）和热重（TG）进行了结构与性能表征。
　　最后，初步研究了螯合纤维对Hg(Ⅱ)的吸附性能，并对其吸附机理进行了探讨。实验结果表明，对水体中Hg(Ⅱ)的吸附行为受pH值、初始浓度以及吸附时间的影响。在pH为1~6的区间内，纤维对Hg(Ⅱ)的吸附量随溶液pH值的升高先增大后减小，pH值为3.01左右时，纤维吸附量最大。螯合纤维对Hg(Ⅱ)的吸附动力学曲线符合拟二级动力学模型，等温线拟合符合 Langmuir模型，吸附的初始阶段颗粒扩散是主要控速步骤，随着吸附时间延长，液膜扩散对传质的影响越来越大。纤维对Hg(Ⅱ)吸附速率快，吸附以化学吸附为主且对Hg(Ⅱ)的吸附是一个放热过程，螯合纤维对Hg(Ⅱ)的实际最大吸附量为402.5 mg·g-1，与理论吸附量400 mg·g-1非常相近。

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1 绪论

1.1 离子交换纤维简介

1.2 离子交换纤维的制备

1.3离子交换纤维的应用

1.4聚苯硫醚（PPS）纤维

1.5选题意义及研究内容

2 PPS基纤维的链间交联、磺化及对亚甲基蓝的吸附性能

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 PPS基强酸离子交换纤维的吸附性能

2.5结论

3 PPS基8-羟基喹啉螯合纤维的制备

3.1 引言

3.2实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 螯合纤维对汞离子的吸附性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

5 结论与展望

参考文献

致谢

个人简历、硕士期间学术论文与研究成果