淀粉接枝丙烯酰胺水解物合成高吸水及吸附重金属离子树脂的研究

摘要

本文首先利用碱糊化淀粉与丙烯酰胺水解物进行接枝聚合反应，合成了两种高吸水树脂分为：含N、K高吸水树脂（简称：SAR-Ⅰ）和含N高吸水树脂（简称：SAR-Ⅱ）。分别探究了影响SAR-I和SAR-II两种高吸水树脂吸水性能的单因素条件，分别设计了SAR-Ⅰ和SAR-Ⅱ的正交实验，得到了最佳的原料配比及条件。在最佳的原料配比及条件下SAR-I的吸水量为1750mL/g，SAR-II的吸水量为1500mL/g。对SAR-Ⅰ和SAR-Ⅱ进行了吸液性能测试和接枝率的测定，利用溶胀动力学模型（Fickian扩散）对SAR-Ⅰ和SAR-Ⅱ的吸水机理进行了分析。结果表明：吸水满足Fickian扩散，即SAR-Ⅰ和SAR-Ⅱ的吸水方式主要是靠高吸水树脂的亲水作用，使得水分子自由扩散进入高吸水树脂内部。对SAR-Ⅰ和SAR-Ⅱ进行了红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜分析、热失重分析、偏光显微镜分析。结果表明SAR-ⅠSAR-Ⅱ的结构与淀粉相比发生了显著的变化，说明碱糊化淀粉与丙烯酰胺水解物发生了接枝聚合反应。 然后利用碱糊化淀粉与丙烯酰胺水解物的接枝聚合反应合成了系列吸附重金属离子树脂，首先分别进行了单因素合成条件对吸附性能的影响研究，分别设计了吸附重金属离子树脂的正交实验，得到了最佳的原料配比及条件，从而得到最佳条件下所合成的吸附重金属离子树脂在10mg/L的重金属离子溶液中的最大吸附量分别为：Pb2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+、Zn2+、Fe3+、Ag+、Co2+、Hg2+的吸附量分别为：39.91mg/g、35.86mg/g、39.49mg/g、37.66mg/g、36.06mg/g、37.54mg/g、34.11mg/g、39.49mg/g、36.25mg/g、46.25mg/g；探究了吸附重金属离子树脂吸附时间、溶液的pH值和重金属离子溶液的初始浓度对吸附量的影响；探究了吸附重金属离子树脂在不同浓度的Cd2+、Pb2+、Cu2+混合溶液中的吸附性能研究以及吸附重金属树脂的解吸附时间对吸附重金属离子树脂的解吸附率的影响，利用Langmuir和Freundlich吸附热力学模型和吸附动力学模型探究吸附过程中的吸附机理。结果表明吸附重金属离子树脂对金属离子的吸附过程符合Freundlich模型，该过程属于多分子层吸附；对吸附过程进行动力学拟合，结果表明更符合准二级动力学模型。对吸附重金属离子树脂进行了红外光谱、扫描电镜分析、热失重分析、BET分析。结果表明吸附重金属离子树脂比表面积较大，有利于吸附重金属离子，且重金属离子的吸附是树脂中的-COO-、-CONH2基团与重金属离子的络合作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1淀粉的简介

1.2高吸水树脂的简介

1.3重金属离子污染及其危害

1.4本课题可能的聚合机理、研究意义、研究内容

第二章 含N、K及含N高吸水树脂的合成工艺及性能研究

2.1实验原料及试剂

2.2实验仪器

2.3测试设备

2.4 SAR-I和SAR-II的合成工艺及步骤

2.5 SAR-I的单因素及正交实验探究

2.6 SAR-II的单因素及正交实验探究

2.7 SAR-I和SAR-II的吸液性能测试

2.8 SAR-I和SAR-II的溶胀动力学研究

2.9 SAR-I和SAR-II的接枝率的测定

2.10 SAR-I和SAR-II树脂的表征

2.11 本章小结

第三章 吸附重金属离子树脂的合成工艺条件及吸附性能研究

3.1 主要实验原料及试剂

3.2 实验测试仪器设备

3.3 吸附重金属离子树脂吸附容量的测定步骤

3.4 吸附重金属离子树脂单因素及正交实验探究

3.5吸附重金属离子树脂吸附性能研究

3.6吸附模型

3.7接枝率的测定

3.8吸附重金属离子树脂的表征

3.9本章小结

结论

参考文献

致谢

附录