聚丙烯基弱酸性阳离子交换纤维的制备及应用研究.doc

分类号：TQ342密级：单位代码：10058天津工业大学TIANJINPOLYTECHNICUNIVERSITY硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目：聚丙烯基弱酸性阳离子交换纤维的制备及应用研究学科专业：应用化学作者姓名：魏丽指导教师：魏俊富研究员完成日期：二○〇七年一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津工业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津工业大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津工业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文的主要创新点在预辐照接枝聚合反应中，采用加入反应活性剂方法，免除了预辐照聚丙烯无纺布接枝丙烯酸的过程中丙烯酸的减压蒸馏，简化了制备过程，可以促进该技术的工业化生产转化。研究了制得的离子交换纤维对海水中痕量重金属离子的富集，对Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+四种离子具有较好的吸附选择性，同时，海水中大量存在的Na+、Mg2+、K+、Ca2+对以上四种离子的吸附选择性影响较小，且动态吸附的吸附选择性好于静态吸附。对共辐照和预辐照接枝聚合反应后的聚丙烯酸残留液进行了分子量测试，分子量均在500-6000之间，并将其作为分散剂进行了实验，当分子量为657时，对CaCO3的分散性为240.22mgCaCO3/g，分散效果良好。聚丙烯基弱酸性阳离子交换纤维的制备及应用研究摘要以聚丙烯（PP）无纺布为基体，采用γ射线共辐照和预辐照的方法，辐照接枝丙烯酸，制得了聚丙烯基弱酸性阳离子交换纤维。在氮气氛条件下进行共辐照聚合反应，莫尔盐的用量为0.2%。讨论了辐照剂量、单体浓度以及无机酸对接枝率的影响。将聚丙烯无纺布与接枝单体在室温下用γ射线共辐照接枝，接枝率随辐照剂量和单体浓度的增大而上升，且在硫酸加入的情况下，接枝率由原来的50%以下增加到120%以上，比原来增大了4-6倍。在预辐照聚合反应中，通过正交试验得到各因子对接枝率的影响强弱顺序为：单体浓度〉反应活性剂浓度〉反应温度〉反应时间。研究了辐照剂量、辐照后放置时间、单体浓度及固液比对接枝率的影响。结果表明，接枝率随着单体浓度的升高而增大，随辐照剂量和固液比的增加先增后减。在辐照剂量为80kGy，固液比为1：200时，接枝率达到最大。聚丙烯无纺布辐照后随放置时间的增长，接枝率依次递减，放置一周后，接枝率为0%。通过红外分析、扫描电镜图等证明丙烯酸均已接枝到PP基体上。WAXD图和DSC图表明，接枝后纤维的微晶尺寸变大，结晶度增大。采用以上两种方法制备的Na型离子交换纤维具有很高的吸水率，当接枝率为162.25%时，吸水率最高（324.49%）。同时对接枝纤维进行了交换容量的测试，测得实际交换容量为3.7mmol/g。并研究了PP离子交换纤维对Cr(Ⅲ)的吸附情况，吸附容量达1.04mmol/g。进行了接枝纤维对海水中痕量重金属富集的初步研究，分别从吸附能力、吸附率和吸附选择性角度讨论了聚丙烯基H型和Na型纤维对海水中Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+八种离子的静态及动态吸附情况。结果表明，八种离子在海水中共存时，对重金属离子Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+表现出较好的吸附选择性，且动态吸附的吸附选择性好于静态吸附，由于浓度Pb2+较小，对Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+四种重金属离子的动态吸附量大小顺序为Cu2+〉Zn2+〉Cd2+〉Pb2+。对共辐照和预辐照接枝后的聚丙烯酸残留液进行了分子量的测试，并将转化为聚丙烯酸钠用作分散剂，测试了分散性及分散率，结果表明，共辐照和预辐照接枝后的聚