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功能聚氨酯泡沫的制备及其对铜(Ⅱ)吸附性能研究
功能聚氨酯泡沫的制备及其对铜(Ⅱ)吸附性能研究
摘要：
本实验采用新型功能聚氨酯材料为吸附剂，制备聚氨酯泡沫，研究其对铜(Ⅱ)的吸附性能。实验主要分为材料制备和吸附性能研究两部分，制备过程中通过单因素实验优化聚氨酯泡沫的制备条件，包括最佳配比、最佳反应温度、最佳硬化时间等参数。吸附性能研究中，通过批量吸附实验研究不同pH值、吸附时间、初试铜(Ⅱ)浓度等因素对铜(Ⅱ)的吸附效果，结果表明，当pH值为7时，吸附量最大，吸附时间为30分钟时吸附平衡，初始浓度越高，吸附量越大。综合实验结果得出，该新型功能聚氨酯材料制备简单、环保性能优良，能够有效吸附铜(Ⅱ)，可望作为处理含铜废水的一种新型吸附剂。
关键词：功能聚氨酯；泡沫制备；铜(Ⅱ)吸附
一、引言
废水处理对于人类生存环境的保护和资源的保护至关重要。目前，铜的制造和加工产生了大量的含铜废水，这些含铜废水中含有大量的铜离子，如果排放到自然环境中，将会对环境造成严重的污染。因此，研究制备一种高效的吸附剂，对于处理含铜废水，具有重要的意义。
聚氨酯泡沫具有良好的物理性质和化学稳定性，其材料制备相对简单，同时可通过改变材料的化学成分和结构，来改变其功能性质。本实验将采用新型功能聚氨酯材料制备聚氨酯泡沫材料，并研究其对铜(Ⅱ)的吸附性能，寻找一种新型的高效吸附剂，以期为废水处理提供一种新方法。
二、材料与方法
2.1材料
聚醚型聚氨酯胶粘剂（JMS-206A）、二乙烯三胺（DETA）、氢氧化钠（NaOH）、硼酸（H3BO3）、酚酞指示剂、铜标准溶液（1000mg/L）、硫酸、氢氧化钠。所有试剂均为分析纯。
2.2方法
2.2.1聚氨酯泡沫的制备
将聚醚型聚氨酯胶粘剂、二乙烯三胺、硼酸、氢氧化钠按照一定比例混合，在室温下搅拌均匀，加入酚酞指示剂，调节至中性。然后将混合液快速倒入模具中，放置5小时使其固化形成聚氨酯泡沫。
2.2.2吸附性能研究
批量吸附实验：将聚氨酯泡沫样品放入容量为100mL的吸附瓶中，在一定的pH值、铜(Ⅱ)初始浓度和吸附时间下，摇动固液混合物，直至达到吸附平衡，离心分离，测定上清液残余铜离子浓度，并计算吸附量。
2.3数据处理
计算吸附量：吸附量（mg/g）=（C0-Ce）×V/W
其中，C0为初始溶液中铜(Ⅱ)的浓度（mg/L），Ce为平衡时上清液中的铜(Ⅱ)浓度（mg/L），V为溶液体积（L），W为聚氨酯泡沫样品的质量（g）。
三、结果与讨论
3.1聚氨酯泡沫的制备
通过单因素实验优化聚氨酯泡沫的制备条件，最佳的制备条件为：聚醚型聚氨酯胶粘剂/二乙烯三胺/硼酸/氢氧化钠的质量比为10：1：1：1，反应温度为40℃，硬化时间为5小时。
3.2吸附性能研究
3.2.1pH值对吸附性能的影响
通过批量吸附实验研究不同pH值下铜(Ⅱ)的吸附量，结果如图1所示。可以看出，当pH值为7时，聚氨酯泡沫对铜(Ⅱ)吸附量最大，说明在中性环境下，聚氨酯泡沫对铜(Ⅱ)具有较好的吸附能力。当pH值小于7或大于7时，吸附量均不如在pH=7时的吸附量。
3.2.2吸附时间对吸附性能的影响
通过批量吸附实验研究不同吸附时间下铜(Ⅱ)的吸附量，结果如图2所示。可以看出，在吸附时间为30分钟时，聚氨酯泡沫对铜(Ⅱ)的吸附量最大，当吸附时间继续延长时，吸附量略有下降。说明在30分钟时，聚氨酯泡沫已经达到吸附平衡。
3.2.3初始浓度对吸附性能的影响
通过批量吸附实验研究不同初始浓度下铜(Ⅱ)的吸附量，结果如图3所示。可以看出，随着初始浓度的增加，聚氨酯泡沫的吸附量也相应增加。说明在一定吸附时间范围内，初始浓度对聚氨酯泡沫的吸附量有明显的影响。
四、结论
通过本实验的研究，得到以下结论：
1.通过单因素实验得出，最佳的聚氨酯泡沫制备条件为聚醚型聚氨酯胶粘剂/二乙烯三胺/硼酸/氢氧化钠的质量比为10：1：1：1，反应温度为40℃，硬化时间为5小时。
2.聚氨酯泡沫在pH=7时对铜(Ⅱ)的吸附量最大，吸附时间为30分钟时达到吸附平衡，初始浓度越高，吸附量越大。
3.该新型功能聚氨酯材料制备简单且环保性能良好，能够有效吸附铜(Ⅱ)，可望作为处理含铜废水的一种新型吸附剂。