SI-ATRP技術(shù)用于新型含氮螯合樹(shù)脂的制備及其吸附性能研究.pdf

1、本文以自制的氯甲基化聚苯乙烯樹(shù)脂為大分子引發(fā)劑，采用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合新技術(shù)將三種不同的含氮單體接枝到聚苯乙烯樹(shù)脂表面，制備了高吸附容量螯合樹(shù)脂，并對(duì)其吸附性能進(jìn)行了詳細(xì)考察，取得了較好的效果。主要包括以下幾個(gè)部分：
　　 ⑴以甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為單體，氯甲基化的交聯(lián)聚苯乙烯樹(shù)脂(CMCPS)為大分子引發(fā)劑，CuBr/2，2'-聯(lián)吡啶(Bpy)為催化劑，采用原子基團(tuán)轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)，使甲基丙烯酸縮水甘油酯(

2、GMA)聚合在CMCPS樹(shù)脂表面，制得了環(huán)氧化聚合物，將該聚合物與亞胺基二乙酸(IDA)反應(yīng)，制備了高容量亞胺基二乙酸型整合樹(shù)脂(IDA-PGMA-CMCPS)，用元素分析對(duì)其進(jìn)行了表征，并對(duì)其吸附性能進(jìn)行了研究。詳細(xì)考察了螯合樹(shù)脂對(duì)Cu2+的吸附性能、動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)。該螯合樹(shù)脂表面IDA接枝密度達(dá)8.15 mg m-2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樹(shù)脂對(duì)Cu2+的吸附量隨離子濃度和溫度升高而增加，當(dāng)pH為2.2時(shí)對(duì)Cu2+離子的吸附效果最佳，測(cè)

3、得樹(shù)脂的靜態(tài)飽和吸附容量為1339.657mg/g，Langmuir和Freundlich方程均能呈現(xiàn)良好的擬合度。熱力學(xué)平衡方程計(jì)算得ΔG＜0，ΔH=270.598 k J/mol，ΔS＞0，表明該吸附過(guò)程是自發(fā)的、吸熱、熵增加的過(guò)程。動(dòng)力學(xué)研究表明，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能較好擬合動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　 ⑵采用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)(SI-ATRP)，以1-乙烯基咪唑(VIM)為單體，氯甲基化的

4、交聯(lián)聚苯乙烯樹(shù)脂(CMCPS)為大分子引發(fā)劑，CuBr/2，2'-聯(lián)吡啶(Bpy)為催化劑，將1-乙烯基咪唑聚合在CMCPS樹(shù)脂表面，制備了高容量咪唑型螯合樹(shù)脂(VIM-CMCPS)，用元素分析對(duì)其進(jìn)行了表征，并對(duì)其吸附性能進(jìn)行了研究。詳細(xì)考察了該螯合樹(shù)脂對(duì)Cd2+、Zn2+的吸附性能、及相關(guān)參數(shù)。該蟄合樹(shù)脂表面VIM接枝密度達(dá)1.008 mg/m2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樹(shù)脂對(duì)Cd2-、Zn2+的吸附量隨離子濃度和溫度升高而增加，對(duì)Cd2+、

5、Zn2+離子的最佳吸附pH分別為3.6、2.4，測(cè)得樹(shù)脂對(duì)Cd2+離子的靜態(tài)飽和吸附容量為653.10 mg/g，樹(shù)脂對(duì)Zn2+離子的靜態(tài)飽和吸附容量為793.26 mg/g，Langmuir和Freundlich方程均能呈現(xiàn)良好的擬合度。對(duì)Cd2+離子的吸附熱力學(xué)平衡方程計(jì)算得ΔG＜0，ΔH=24.49 kJ/mol，ΔS＞0，表明該吸附過(guò)程是自發(fā)的、吸熱、熵增加的過(guò)程。動(dòng)力學(xué)研究表明，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能較好擬合動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該過(guò)程

6、符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　 ⑶通過(guò)采用SI-ATRP技術(shù)在氯甲基化聚苯乙烯樹(shù)脂表面接枝二聚氰胺分子刷制備了高吸附容量螯合吸附材料，并詳細(xì)研究了吸附樹(shù)脂的吸附性能、動(dòng)力學(xué)參數(shù)。在pH=5.0的緩沖體系中，螯合樹(shù)脂對(duì)Pb2+最大吸附量為612.84mg/g;Pb2+在樹(shù)脂上的吸附性能用Langmuir方程很好地?cái)M合;動(dòng)力學(xué)研究表明，吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;洗脫再生實(shí)驗(yàn)表明，Melamine-PGMA-CMCPS螯合樹(shù)脂對(duì)Pb