聚功能离子液体的制备及在污水处理中的应用

摘要

离子液体因具有很多的独特性质，比如高的热稳定性、高的离子导电性等等，近年来受到科研工作者的广泛关注。可通过改变阴阳离子的结构而有目的的调控离子液体的物理化学性质，通过离子液体分子上官能团的相互作用可得到聚离子液体，其克服了小分子离子液体的缺点，从而满足人们生产中的需要。目前，大量研究工作集中到离子液体的功能化及应用之中。其中许多工作探讨了聚功能型离子液体在污水治理环境保护领域的应用。论文从以下几个方面展开工作:
　　①通过1-胺乙基-3-乙基基咪唑氯和二乙烯基苯制备了交联聚胺基功能化离子液体(PDVB-IL-NH2)，通过红外光谱，SEM，TGA等方法探讨了PDVB-IL-NH2物理化学性质，在橙黄Ⅱ、日落黄FCF以及苋菜红的水溶液中研究了PDVB-IL-NH2的吸附性能。研究的结果表明:在25℃的条件下，PDVB-IL-NH2对橙黄Ⅱ、日落黄FCF以及苋菜红的最大吸附容量分别可达到925.09、734.62和547.17mg/g,其吸附容量值远远大于曾经报道过的大部分吸附剂;在pH值为1-8的范围内，调查了染料溶液初始pH对PDVB-IL-NH2吸附容量的影响，实验发现PDVB-IL-NH2对橙黄Ⅱ、日落黄FCF以及苋菜红吸附易于在低的pH环境下进行;吸附动力学和吸附热力学的研究表明，准二阶吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型适合用来描述PDVB-IL-NH2对三种阴离子偶氮染料的吸附过程，且物理吸附是吸附进行的主要驱动力。
　　②通过1-羟乙基-3-乙基咪唑氯和二乙烯基苯制备了交联聚羟基功能化离子液体(PDVB-IL-OH)，通过红外光谱，SEM，TGA等方法探讨了PDVB-IL-OH物理化学性质，在橙黄Ⅱ、日落黄FCF的水溶液中研究了PDVB-IL-OH的吸附性能。吸附动力学和吸附热力学的研究结果表明，准二阶吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型适合用来描述PDVB-IL-OH对阴离子偶氮染料的吸附过程;在25℃的条件下，PDVB-IL-OH对橙黄Ⅱ、日落黄FCF的最大吸附容量分别可达到2095.80和2100.98mg/g，其吸附容量值远远大于曾经报道过的大部分吸附剂。
　　③通过多壁碳纳米管、聚醚离子液体以及四氧化三铁制备了聚醚离子液体-磁性多壁碳纳米管复合材料(MPMWCNT)，通过红外光谱，TEM，XRD和TGA等方法探讨了MPMWCNT物理化学性质，在橙黄Ⅱ、日落黄FCF以及苋菜红的水溶液中研究了MPMWCNT的吸附性能。研究的结果表明:MPMWCNT对橙黄Ⅱ、日落黄FCF以及苋菜红的吸附易于在较低pH环境下进行;吸附动力学和吸附热力学的研究表明，准二阶吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型适合用来描述MPMWCNT对三种阴离子偶氮染料的吸附过程。将聚醚离子液体、四氧化三铁引入多壁碳纳米管的表面，显著提高了多壁碳纳米管的吸附性能和分离速度。
　　④通过1-盐酸胺乙基-3-乙基咪唑氯和二乙烯基苯制备了交联聚胺基功能化离子液体(PDVB-IL)，通过红外光谱，SEM，TGA等方法探讨了PDVB-IL物理化学性质，在Cr(Ⅵ)的水溶液中研究了PDVB-IL的吸附性能。吸附动力学和吸附热力学的研究表明，准二阶吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型适合用来描述PDVB-IL对Cr(Ⅵ)的吸附过程;在25℃的条件下，PDVB-IL对Cr(Ⅵ)最大吸附容量可达到391.4mg/g，其吸附容量值远远大于曾经报道过的吸附剂，且静电相互作用是吸附进行的主要驱动力。