聚間苯二胺的化學氧化合成及其除鉻(Ⅳ)研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，大量重金屬廢水排入江河水體中，污染環(huán)境。鉻(Ⅵ)廢水由于其毒性強、濃度高、形態(tài)復雜多變，仍然是水污染治理的重點與難題。吸附法是處理重金屬污染物有效且環(huán)保的方法，開發(fā)新型高效鉻(Ⅵ)吸附劑成為國內外的研究熱點。本文提出聚間苯二胺吸附劑除鉻(Ⅵ)新思路，創(chuàng)新了聚間苯二胺的化學氧化合成方法，揭示了聚間苯二胺的電位調控合成機理，開展了聚間苯二胺去除鉻(Ⅵ)的性能和機理研究。主要研究內容及創(chuàng)造性成果如下:
　　創(chuàng)新了

2、聚間苯二胺化學氧化合成方法，實現了聚間苯二胺產率和性能的顯著提高。確定了聚間苯二胺的最佳合成條件CO32-濃度2 molL-1，合成時間5h、溫度25℃、初始pH值8。合成的聚間苯二胺無定形程度高、熱穩(wěn)定好、與傳統(tǒng)合成法相比產率提高了15％。研究了聚間苯二胺在水處理過程中對水體總有機碳的影響，在不同酸堿程度的水體中總有機碳含量低于6.64 mg g-1，低于污水綜合排放標準20mg g-1。進一步證實了聚間苯二胺作為吸附劑不會對水體產生

3、二次污染。
　　揭示了間苯二胺電位調控聚合機理。堿(OH、CO32-)可以顯著降低間苯二胺聚合體系的開路電位，基于能斯特方程，溶液中氧化劑的電位和氧化能力下降，獲得的聚間苯二胺產物氧化態(tài)降低。堿同時控制了聚合體系的H+濃度，促使反應向正向進行，提高聚合物產率。研究發(fā)現反應溶液的初始pH值在碳酸鹽體系的緩沖pH范圍之內，CO32-可有效控制反應溶液pH值的劇烈波動，穩(wěn)定氧化劑的氧化能力。
　　研究了聚間苯二胺對鉻(Ⅵ)的吸附行

4、為。優(yōu)化了除鉻(Ⅵ)工藝條件:pH為2、反應時間5h。聚間苯二胺對鉻(Ⅵ)的最大吸附量隨溫度上升而提高，30℃時為598.5 mg g-1，45℃時為666.8 mg g-1。探明了共存陰離子對鉻(Ⅵ)脫除率的影響，SO42-可占據接近35％的吸附位點，Cl-和NO3-存在時，鉻(Ⅵ)的脫除率仍在90％以上。聚間苯二胺吸附鉻(Ⅵ)的過程符合準二級動力學模型，說明吸附反應是化學吸附。吸附過程焓變?yōu)檎当砻魑綖槲鼰徇^程。吉布斯自由能為負值

5、說明吸附反應在實驗研究的溫度范圍內是自發(fā)的。篩選0.1 mol L-1NaOH為解吸試劑，5次循環(huán)累計吸附量為1545 mg L-1。
　　闡明了聚間苯二胺去除鉻(Ⅵ)的機制。X射線光電子能譜分析表明聚間苯二胺分子鏈上的醌型亞胺和苯型仲胺分別是參與靜電吸附和還原鉻(Ⅵ)的主要官能團;闡明了鉻(Ⅲ)以CrCl3形式吸附于聚間苯二胺表面。構建了聚間苯二胺與鉻(Ⅵ)之間的氧化還原反應方程式。揭示了聚間苯二胺與除鉻(Ⅵ)效果之間的構效關系