多孔材料表面接枝β--环糊精的制备及其对苯酚吸附性能的研究

摘要

工业生产中产生大量含酚废水，对环境的污染极其严重。β-环糊精因其独有的锥形空腔结构，特殊的包络性质，能够与有机化合物形成主客体包合物，从而常被用来处理含酚废水。基于此，我们通过制备新型负载β-环糊精的固体材料作为经济高效型吸附剂对苯酚进行吸附。 首先对β-环糊精进行化学修饰，制备羧基化β-环糊精，将羧基基团引入β-环糊精分子上，并对其影响取代度的因素进行研究。利用红外与核磁对羧基化β-环糊精的结构进行了表征，并探索了羧基化β-环糊精取代度的四个影响因素:氯乙酸与β-环糊精物质的量的比例、反应温度、碱的浓度和反应时间等进行了研究，从而实现可控的羧基化β-环糊精的取代度。 采用浓乳液聚合制备多孔聚苯乙烯基体，并实现多孔氨基功能化。通过浓乳液模板法制备了基体——聚苯乙烯多孔材料，在聚苯乙烯基体多孔表面引入氨基基团，首先对其进行氯甲基化反应，再通过氨基化反应分别引入乙二胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺和聚乙烯亚胺，制得四种胺基功能化的多孔聚苯乙烯材料。最终实现将带有羧基基团的β-环糊精分子在氨基化的聚苯乙烯多孔材料内壁的固载，从而得到表面化学接枝β-环糊精的多孔材料作为吸附剂。采用红外、扫描电镜、接触角、XPS以及比表面积测试对材料的结构与形貌进行了表征。探究了多孔材料结构的影响因素——浓乳液分散相体积分数，实验结果表明90％的分散相体积分数以及聚乙烯亚胺改性的泡孔材料相对合适用来做模板制备苯酚吸附剂。 用实验中制备好的吸附剂，研究其在吸附过程中羧甲基β-环糊精的取代度，聚苯乙烯多孔基体的分散相体积分数，接触时间，初始浓度，PH与温度等对苯酚吸附量的影响。实验表明:当初始浓度为200mg/L，PH为5时，在10℃下吸附量最大可达30.9mg.g-1，并且接触时间在35分钟即可达到吸附平衡。因此作为苯酚吸附剂使用时，此种材料具备吸附速率快，选择性高，可再生性好等特点。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 含酚废水的常规处理方法

1．2．1 生化方法

1．2．2 化学方法

1．2．3 物理方法

1．3 处理含酚废水的低成本吸附剂

1．3．1 天然材料

1．3．2 生物吸附剂

1．3．3 农业／工业副产品

1．3．4 其他吸附剂

1．4 β-环糊精材料

1．4．1 β-环糊精的结构与性质

1．4．2 环糊精聚合物

1．5 多孔材料

1．5．1 多孔材料在分离过滤方面的应用

1．5．2 多孔材料的制备方法

1．6 浓乳液模板法制备多孔

1．6．1 浓乳液聚合方法制备材料的孔结构

1．6．2 浓乳液模板法制备多孔的影响因素

1．6．3 浓乳液模板法制备多孔的单体选择及方法

1．7 多孔材料的功能化

1．8 本课题研究的内容与意义

第二章 实验部分

2．1 实验材料及仪器

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．2 β-糊精的羧基化

2．3 聚苯乙烯多孔材料的制备

2．4 聚苯乙烯多孔材料氨基化

2．5 β-环糊精胺化聚苯乙烯多孔材料

2．6 表征手段及仪器

2．6．1 羧基化β-环糊精的表征

2．6．2 氨基化聚苯乙烯多孔材料的表征

2．6．3 β-环糊精胺化聚苯乙烯多孔材料的表征

2．6．4 吸附性能表征

第三章 结果与讨论

3．1 羧基化β-环糊精

3．1．1 红外分析

3．1．2 核磁共振氢谱分析

3．1．3 羧基化β-环糊精取代度的控制

3．2 表面氨基化聚苯乙烯多孔材料

3．2．1 扫描电镜分析

3．2．2 BET分析

3．2．3 红外分析

3．3 β-环糊精表面改性聚苯乙烯多孔材料

3．3．1 红外分析

3．3．2 亲水性分析

3．3．3 X射线光电子能谱分析

3．3．4 扫描电镜分析

3．3．5 BET分析

3．4 β-环糊精表面改性聚苯乙烯多孔材料对苯酚性能吸附的研究

3．4．1 β-环糊精的羧基取代度对苯酚吸附性能的影响

3．4．2 分散相体积分数对苯酚吸附性能的影响

3．4．3 β-环糊精表面改性不同胺化的聚苯乙烯多孔材料对苯酚吸附性能的影响

3．4．4 初始浓度对吸附性能的影响

3．4．5 不同初始浓度下苯酚吸附的热力学

3．4．6 接触时间对吸附性能影响

3．4．7 不同接魅时间下苯酚吸附的动力学

3．4．8 PH对吸附性能的影响

3．4．9 不同温度对苯酚吸附性能的影响

3．4．10 吸附循环

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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