含邻-羟基羧酸功能基螯合树脂的合成及性能研究

摘要

本文合成了两种骨架（聚苯乙烯、聚丙烯酰胺）的具有邻位羟基羧酸功能基的螯合树脂，利用FTIR进行了结构表征，并研究了所合成的螯合树脂对金属离子的螯合吸附性能。　　本研究主要内容包括：⑴以D380树脂（聚苯乙烯苄氨基树脂）为母球，分别以酒石酸、苹果酸为功能基化试剂一步偶合制备含有邻位羟基羧酸结构的螯合树脂 D380-T及D380-M，详细研究了两种树脂对Cu2+的静态吸附性能。结果表明：该螯合树脂具有制备简单，便于工业化的特点；在实验条件下，两种树脂对Cu2+、Cr6+、Pb2+和Zn2+具有较强的吸附性，D380-T螯合树脂对四种重金属离子的饱和吸附量分别为2.40 mmol/g、5.214 mmol/g、0.4085 mmol/g和0.5197 mmol/g；D380-M螯合树脂对四种重金属离子的饱和吸附量分别为2.55 mmol/g、3.309 mmol/g、0.6988 mmol/g和0.5599mmol/g；等温吸附研究证明，在实验浓度范围内两种树脂对四种金属离子的吸附均符合Langmuir吸附等温线，同时热力学数据显示对铜离子的吸附属于吸热反应；吸附动力学显示，D380-T及D380-M对铜离子的吸附过程符合二级动力学吸附模型；吸附条件研究表明，对于不同的金属离子，最佳pH值不同，高温有利于吸附。⑵以聚丙烯腈的D311白球树脂为原料，通过腈基－CN与二乙烯三胺的胺解反应得到丙烯酰多胺弱碱阴离子交换树脂，再分别与酒石酸、苹果酸缩合，合成了也含有邻位羟基羧酸结构的螯合树脂D311-T和D311-M，详细研究了对Cu2+的吸附容量、吸附动力学、等温吸附、pH等影响吸附的因素等。结果表明：在实验条件下，两种树脂对 Cu2+的平衡吸附量分别为4.25mmol/g、4.33mmol/g。平衡时间约为8h；等温吸附研究证明，在实验浓度范围内两种树脂对Cu2+的吸附符合Langmuir吸附等温线，同时热力学数据显示两种螯合树脂对铜离子的吸附属于吸热反应；动力学吸附试验结果表明，D311-T和D311-M对铜离子的吸附过程也符合一级动力学吸附模型。同时，为了更好地反应两种树脂对铜离子的吸附及解吸情况，绘制了D311胺化树脂在40 mmol/L的Cu2+溶液中的动态吸附曲线；吸附条件研究表明，最佳pH值为5.6，高温有利于吸附。

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第一章 绪论

第一节 螯合树脂概述

第二节 螯合树脂性能的表征

第三节 螯合树脂的分类

1.3.1 配位原子为氧的螯合树脂

1.3.2 配位原子为氮的螯合树脂

1.3.3 配位原子为混合原子的螯合树脂的研究进展

第四节 螯合树脂的应用

1.4.1 湿法冶金

1.4.2 水处理

1.4.3 环境保护

第五节 本课题的提出

第二章 聚苯乙烯骨架含邻－羟基羧酸功能基螯合树脂的合成、表征及对重金属离子的吸附研究

第一节 引言

第二节 实验部分

2.2.1原料及试剂

2.2.2 实验仪器

2.2.3 D380树脂的预处理

2.2.4 D380树脂功能基化反应

2.2.5 氨基的检测方法

2.2.6 D380-T树脂及D380-M树脂的红外表征

2.2.7 D380-T及D380-M树脂对Cu2+的静态吸附实验

2.2.8 树脂对Pb2+的静态吸附试验

2.2.9 树脂对Cr6+的静态吸附试验

2.2.10 树脂对Zn2+的静态吸附试验

第三节 结果与讨论

2.3.1 D380-T与D380-M的合成与表征

2.3.2 D380-T、D380-M对Cu2+的静态吸附实验

2.3.3 D380-T、D380-M树脂对重金属离子的吸附等温线和热力学性质

第四节 本章小结

第三章 聚丙烯酰胺骨架含邻－羟基羧酸功能基螯合树脂的合成、表征及对重金属离子的吸附性能

第一节 引言

第二节 实验部分

3.2.1 原料及试剂

3.2.2 实验仪器

3.2.3 D311树脂的胺化反应

3.2.4 D311胺化树脂的酒石酸及苹果酸功能基化反应

3.2.5 氨基的检测方法

3.2.6 树脂性能测试

3.2.7 D311-T、D311-M树脂对Cu2+的静态吸附试验

第三节 结果与讨论

3.3.1 胺化树脂的合成方法

3.3.2 D311-T、D311-M的表征

3.3.3 树脂的理化性质

3.3.4 D311-T、D311-M两种树脂对Cu2+的静态吸附实验

3.3.5 D311-T、D311-M树脂对Cu2+的吸附等温线及热力学性质

3.3.6 动态吸附、脱附研究

第四节 本章小结

第四章 全文总结

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果