以两种淀粉衍生物合成含钾和氮高吸水树脂及其性能研究

摘要

本文分别以羧甲基马铃薯淀粉和马铃薯淀粉磷酸酯为原料,以丙烯酸及其钾盐、丙烯酰胺为单体,合成了两种含钾和氮的高吸水树脂。并对产品的性能进行了研究,结果表明：产品具有吸液能力强、耐盐性好、吸水后凝胶强度较好、吸附过渡金属离子能力较强等特点。通过红外光谱、元素分析、扫描电镜对上述两种产品进行了分析与表征。主要研究内容包括：⑴以羧甲基马铃薯淀粉为原料合成了含钾和氮的高吸水树脂,考察了单体用量、单体配比、丙烯酸的中和度、引发剂用量及交联剂用量对高吸水树脂吸水率的影响。通过正交实验对高吸水树脂的合成工艺条件进行了优化,各影响因素的最佳条件为：羧甲基马铃薯淀粉与单体的质量比为1:14,丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为3:2,丙烯酸的中和度为60％,引发剂用量为75mg,交联剂用量为2.0mg。以该条件合成的高吸水树脂吸液性能非常好,最高吸去离子水量为1740g、g、吸自来水量为445g／g、吸0.9％NaCl溶液量为110g／g。⑵以马铃薯淀粉磷酸酯为原料合成了含钾和氮的高吸水树脂,考察了单体用量、单体配比、丙烯酸的中和度、引发剂用量及交联剂用量对高吸水树脂吸水率的影响。通过正交实验对高吸水树脂的合成工艺条件进行了优化,各影响因素的最佳条件为:马铃薯淀粉磷酸酯与单体的质量比为1:14；丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为4:1；丙烯酸的中和度为30％；引发剂用量为80mg；交联剂用量为2.0mg。以该条件合成的高吸水树脂吸液性能非常好,最高吸去离子水量为1630g／g、吸自来水量为465g／g、吸0.9％NaCl溶液的量为105g／g。⑶对所制得的两种高吸水树脂的吸液率、吸液速率、耐盐性、不同环境(不同盐溶液、pH、温度)下的吸液率进行了测定；研究了高吸水树脂在不同温度、高速离心下的保水性能和重复吸水性能；检测了高吸水树脂对Fe3+的静态等温吸附性能,讨论了不同丙烯酸中和度、不同单体配比、Fe3+离子浓度对吸附容量的影响,并由X射线光电子能谱验证了Fe3+离子在高吸水树脂上的吸附。

目录

文摘

英文文摘

第一章 .绪论

1.1 高吸水树脂的发展及研究进展

1.1.1 高吸水树脂在国外的发展及研究进展

1.1.2 高吸水树脂在国内的发展及研究进展

1.2 高吸水树脂的分类

1.3 高吸水树脂的应用

1.3.1 农林、园艺及沙漠治理方面的应用

1.3.2 生理卫生方面的应用

1.3.3 医疗卫生方面的应用

1.3.4 工业领域中的应用

1.3.5 建筑及其他方面中的应用

1.4 高吸水树脂的吸水原理

1.5 本课题的提出及主要研究目的

第二章 .以羧甲基马铃薯淀粉为原料合成含钾和氮高吸水树脂

2.1 引言

2.2 羧甲基马铃薯淀粉的合成

2.3 高吸水树脂的合成

2.3.1 原料和试剂

2.3.2 主要仪器设备和反应装置图

2.3.3 合成方法

2.3.4 吸水率的测定方法

2.3.5 接枝共聚反应条件对产品吸水率的影响

2.3.6 高吸水树脂工艺条件的优化

2.3.7 高吸水树脂的表征

2.4 本章小结

第三章 .以马铃薯淀粉磷酸酯为原料合成含钾和氮高吸水树脂

3.1 引言

3.2 马铃薯淀粉磷酸酯的合成

3.3 高吸水树脂的合成

3.3.1 原料和试剂

3.3.2 主要仪器设备和反应装置图

3.3.3 合成方法

3.3.4 吸水率的测定方法

3.3.5 接枝共聚反应条件对产品吸水率的影响

3.3.6 高吸水树脂工艺条件的优化

3.3.7 高吸水树脂的表征

3.4 本章小结

第四章 .高吸水树脂的性能测试

4.1 实验材料及仪器

4.1.1 实验原料及试剂

4.1.2 主要仪器设备

4.2 高吸水树脂的吸水性能

4.2.1 在不同温度干燥后树脂的吸水性能

4.2.2 在不同温度下的吸水性能

4.2.3 在不同酸度下的吸水性能

4.2.4 在不同盐溶液中的吸水性能

4.2.5 在不同含氮溶液中的吸水性能

4.2.6 在其他几种溶液中的吸水性能

4.2.7 重复吸水性能

4.2.8 吸水速率

4.3 高吸水树脂的保水性能

4.3.1 高温下的保水性能

4.3.2 离心条件下的保水性能

4.3.3 在土壤中的保水性能

4.4 对过渡金属离子等温吸附行为研究

4.4.1 吸附参数

4.4.2 丙烯酸的中和度对吸附的影响

4.4.3 不同单体配比对吸附的影响

4.4.4 金属离子初始浓度对吸附的影响

4.4.5 光电子能谱表征

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录