微波輔助改性螯合纖維的制備及其對水中Cu2+吸附性能研究.pdf

1、采礦、冶金、電鍍等工業(yè)生產(chǎn)中常會產(chǎn)生大量含重金屬廢水，進入到河流等水體中后會對水體環(huán)境和生物體帶來嚴(yán)重危害。近年來，我國重金屬突發(fā)性水污染事故頻發(fā)，吸附法因其高效、簡單、無二次污染等優(yōu)點而在處理重金屬污染領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。因此，快速、高效的合成具有高吸附容量、良好穩(wěn)定性且適合現(xiàn)場施用的螯合纖維吸附材料，對開發(fā)一種行之有效的重金屬污染應(yīng)急處置技術(shù)，高效應(yīng)對突發(fā)性重金屬污染具有重要意義。
　　本文以聚丙烯腈纖維為基體，通過兩步接枝反應(yīng)

2、，先后以二乙烯三胺和氯乙酸鈉為接枝劑，微波輔助加熱制備了胺化-羧甲基化螯合纖維。用正交實驗和單因素實驗對制備條件進行優(yōu)化，并采用傅里葉紅外光譜分析（FT-IR）、元素分析（EA）、力學(xué)性能分析等方法對改性前后的纖維進行結(jié)構(gòu)和性能表征。實驗結(jié)果表明，胺化纖維的最佳制備工藝為：反應(yīng)溫度115℃，反應(yīng)時間30 min，二乙烯三胺與去離子水體積比為2:1，在最佳工藝條件下制得增重率為44-50％的胺化纖維；羧甲基化反應(yīng)的最佳條件為：反應(yīng)溫度10

3、5℃，反應(yīng)時間20 min在此條件下得到增重率為21-25%的胺化-羧甲基化纖維。相比傳統(tǒng)加熱法，本實驗方法大幅度縮短了改性時間，同時纖維改性效果也得到一定提升。利用微波加熱對纖維進行化學(xué)改性對其結(jié)構(gòu)破壞較小，改性后仍具有良好的機械性能，能滿足實際應(yīng)用的需求。
　　以Cu2+為研究對象，系統(tǒng)地考察了溫度、pH、溶液初始濃度、吸附時間等工藝參數(shù)對改性纖維靜態(tài)吸附Cu2+性能的影響，并在最佳工藝參數(shù)條件下，考察了螯合纖維對其他常見二價

4、重金屬離子的吸附性能。利用HNO3對吸附飽和的纖維進行再生，探討其重復(fù)利用性能。研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，改性纖維對 Cu2+的吸附能力隨溶液的pH和溫度的升高而增加。在15℃和近中性條件下，改性后纖維對Cu2+的吸附量在15 min內(nèi)達到飽和吸附容量（103.36 mg·g-1）的一半，相較于原纖維，吸附能力提高近30倍。胺化-羧甲基化纖維吸附Cu2+的過程符合 Freundlich等溫模型和準(zhǔn)二級反應(yīng)動力學(xué)方程，以化學(xué)吸附為主。室溫條

5、件下，改性纖維對Hg2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、Zn2+等重金屬離子也具有較好的吸附能力。再生脫附實驗結(jié)果表明，0.5 mol·L-1的HNO3能很好的對吸附飽和后的纖維進行再生，吸附/解吸附10次后，飽和吸附容量仍能恢復(fù)至首次的80%以上，具有很好的實際應(yīng)用潛力。
　　利用自制吸附柱裝置，對改性纖維處理含Cu2+廢水的動態(tài)工藝進行研究，考察進樣濃度、流速和吸附柱柱高對穿透曲線的影響及再生液濃度和流速對吸附柱再生效果的影響