聚氟乙烯改性材料制备及对Cu2+吸附性能的研究

摘要

聚氟乙烯(以下简称PVF)是一种具有最低氟含量的氟塑料，相比其他氟塑料PVF比重最小、价格也是最便宜的，但依然拥有氟聚合物优良的综合性能。极适用于水，燃料、油、酸碱环境中，是一种坚韧的材料，各种力学性能良好，可在-70℃到+110℃的温度范围里长期使用。此外，全球工业化的发展，工业废水排放量加剧，重金属离子污染频繁发生，如何减少水体中重金属离子污染便成为亟待解决的问题。在常用的重金属离子处理方法中，吸附法因处理效果好，无二次污染等优良性质被广泛应用。因此，寻找价格较低，易得的原料来制备重金属吸附材料具有重要意义。 本文综合以上问题，以PVF粉料为基体材料，通过对PVF进行改性处理，制备出一种对重金属离子具有螯合作用的吸附材料，并研究吸附材料的制备条件以及材料的吸附性能。主要研究内容如下: PVF原料在一定条件下与EDA单体在UV辐照下反应生成Amino-PVF，研究不同条件下合成的胺化材料的溶液中氟离子电位，计算出不同条件下氨基的接枝率，根据接枝率确定了制备Amino-PVF的最佳反应条件。分别研究了PVF与接枝单体EDA的用量比、材料与溶剂的固液比以及催化剂的用量对接枝率的影响，从而确定最佳制备条件。 在一定条件下，Amino-PVF材料进一步接枝硫代氨基脲基团，合成含有大量的N、S配位原子的TSC-PVF材料，这种重金属吸附材料对大多数金属离子都具有螯合作用。通过傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振(1H NMR)对其改性前后的材料结构进行表征，结果表明材料接枝的成功。并研究不同制备条件下合成的TSC-PVF材料对Cu2+的吸附容量，得出TSC-PVF材料制备的最佳反应条件。主要研究内容包括反应时间、反应温度、接枝单体的用量对TSC-PVF材料吸附容量的影响。 通过TSC-PVF材料对Cu2+废水的吸附优化条件分析分别研究了不同的Cu2+初始浓度、含Cu2+废水pH值、以及吸附温度、吸附时间，得到TSC-PVF材料对Cu2+的最佳吸附条件，在此条件下TSC-PVF材料对Cu2+的吸附容量可达到37.75mg/g.并且吸附过程符合二级动力学反应模型，吸附过程主要受化学吸附控制;吸附等温模型拟合结果较符合Langmuir吸附模型。 最后对TSC-PVF材料进行了可再生实验探究，经过多次再生实验，TSC-PVF材料仍具有良好的吸附性能，是一种良好的可再生吸附材料。

目录

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2氟塑料简介及改性方法

1．2．1氟塑料简介

1．2．2氟塑料的改性方法

1．3重金属离子吸附材料简介

1．3．1吸附机理简介

1．3．2吸附材料分类

1．4重金属离子废水治理现状

1．4．1重金属离子废水来源

1．4．2重金属离子废水危害

1．4．3重金属离子废水的处理方法

1．5本文的研究意义、主要内容以及创新点

1．5．1本文的研究意义

1．5．2本文的研究内容

1．5．3本文的创新点

第二章Amino-PVF材料的研究

2．1引言

2．2实验材料与仪器

2．3实验部分

2．3．1胺化机理分析

2．3．2 Amino-PVF的制备步骤

2．3．3胺化材料的分析检测方法

2．4结果与讨论

2．4．1红外分析

2．4．2制备工艺参数对接枝率的影响

2．4．3氨基接枝率的计算

2．5本章小结

第三章TSC-PVF吸附材料的研究

3．1引言

3．2材料与方法

3．2．1实验原料和仪器

3．2．2实验仪器

3．3实验部分

3．3．1 TSC-PVF材料制备

3．3．2 PVF材料改性前后的材料表征方法

3．3．3 TSC-PVF材料最佳制备条件优化实验

3．4结果与讨论

3．4．1材料的红外光谱分析

3．4．2材料的1H NMR分析

3．4．3制备工艺参数对改性吸附材料的性能影响

3．5本章小结

第四章TSC-PVF材料对Cu2+的吸附性能的研究

4．1引言

4．2实验材料与仪器

4．3实验部分

4．3．1吸附实验

4．3．2 TSC-PVF材料的再生实验探究

4．3．3 DMF溶剂的回收再利用实验

4．4实验结果

4．4．1吸附材料对Cu2+废水的吸附分析

4．4．2吸附动力学

4．4．3吸附等温线

4．4．4 TSC-PVF材料吸附Cu2+前后机理分析

4．4．5 TSC-PVF材料的可再生性能

4．4．6 DMF溶剂的重复使用性能

4．5本章小结

第五章总结与展望

参考文献

致谢

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