噁二唑功能化腈纶纤维的设计合成及对汞离子的吸附研究

摘要

本文通过Mannic h反应将六种1,3,4-噁二唑衍生物固载到丙二胺胺化纤维上，制备了一系列噁二唑功能化纤维，并对其吸附性能进行了研究。利用合成的功能化纤维结合腈纶纤维廉价、比表面积大、可循环利用和1,3,4-噁二唑小分子选择性吸附的优点，成功实现对汞离子的选择性去除。主要研究内容如下： 1.采用不同方法制备了一系列1,3,4-噁二唑衍生物小分子，随后以腈纶纤维为原料，将丙二胺固载到纤维上制备丙二胺胺化纤维，再将六种1,3,4-噁二唑衍生物固载到胺化纤维上，合成了六种噁二唑功能化纤维。通过EA、F T-IR、S EM和XRD对PANp-PMODF纤维进行了表征，结果表明1,3,4-噁二唑小分子成功地固载到了胺化纤维上且纤维表面的性能保持良好。 2.考察六种功能化纤维对汞离子的吸附性能，筛选出对汞离子有最优吸附性能的PANp-PMODF功能化纤维。对PANp-PMODF纤维的吸附性能及重复使用性进行了系统的研究，测试了汞离子溶液的pH值、初始浓度、吸附时间等对吸附性能的影响。结果表明，功能化纤维能够在pH=4～12的汞离子溶液中有很好的吸附能力；对纤维的动力学和热力学性能的测试表明，PANp-PMODF功能化纤维对汞离子的吸附过程是单分子层化学吸附过程；在重金属离子混合溶液（Hg2+, Pb2+,Cd2+, Ag+, Zn2+, Cu2+, Ni2+, Co2+和Cr3+）中，PANp-PMODF对汞离子的吸附量远远大于其它离子，具有良好的吸附选择性；通过稀硝酸五次解吸附后，功能化纤维对汞离子的吸附率仍达初始吸附量的90%以上且其机械强度保持良好，说明纤维能够循环利用五次以上，该纤维能够将模拟污水中汞离子浓度降低到44 ppb。综上所述，噁二唑 PANp-PMODF功能化纤维具有廉价易得、良好的选择性、可循环使用性、操作容易等优点，对于处理汞污染有很好的实用价值。

目录

声明

绪论

1. 1引言

1. 1. 1 腈纶简介

1. 1. 2 腈纶纤维及其改性

1. 1. 3 腈纶纤维对重金属离子的吸附

1. 2 汞离子污染

1. 2. 1 化学沉淀法

1. 2. 2 离子交换法

1. 2. 3 氧化还原法

1. 2. 4 吸附法

1. 3 1, 3, 4-噁二唑衍生物

1. 3. 1 1, 3, 4-噁二唑衍生物的合成方法

1. 3. 2 1, 3, 4-噁二唑衍生物的应用

1. 4 立题依据及设计思路

第二章1,3,4-噁二唑功能化纤维的制备

2. 1 实验仪器

2. 2 实验试剂

2. 3 实验部分

2. 3. 1 1, 3, 4-噁二唑衍生物的制备

2. 3. 2 1, 3, 4-噁二唑功能化纤维的制备

2. 4 结果与讨论

2. 4. 1 1, 3, 4-噁二唑衍生物的合成

2. 4. 2 丙二胺胺化纤维的合成

2. 4. 3 1, 3, 4-噁二唑功能化纤维合成条件的选择

2. 4. 4 1, 3, 4-噁二唑功能化纤维的表征

2. 5 本章小结

第三章1,3,4-噁二唑功能化纤维对汞离子吸附性能研究

3. 1 实验仪器

3. 2 实验试剂

3. 3 实验部分

3. 3. 1 标准溶液的配制

3. 3. 2 噁二唑功能纤维对汞离子的吸附量测定

3. 3. 3 纤维对汞离子吸附的pH值适用范围

3. 3. 4 纤维对汞离子的吸附动力学

3. 3. 5 纤维对汞离子的吸附等温学

3. 3. 6 金属离子的竞争吸附

3. 3. 7 纤维的重复使用性测定

3. 3. 8 纤维在模拟污水中的应用

3. 4 结果与讨论

3. 4. 1 噁二唑功能化纤维对汞离子的吸附

3.4.2 PANp-PMODF对汞离子的吸附性能

3.4.3 PANp-PMODF的重复利用

3. 4. 4 络合机理

3. 5 本章小结

结论

参考文献

附录部分代表性化合物图谱

论文发表情况

致谢