聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺-膨潤(rùn)土復(fù)合材料的吸附性能研究.pdf

1、采用高分子有機(jī)陽(yáng)離子聚合物改性膨潤(rùn)土，是近年來(lái)膨潤(rùn)土有機(jī)改性研究的新熱點(diǎn)。本課題利用膨潤(rùn)土在水中易膨脹、具有離子交換等特性，選擇聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺（EPI－DMA）聚合物作為插層劑，采用液相插層的方法，將其嵌入到膨潤(rùn)土納米層間而制得EPI-DMA/膨潤(rùn)土；對(duì)EPI－DMA/膨潤(rùn)土吸附污染物的性能進(jìn)行了研究；為了進(jìn)一步提高其吸附能力，進(jìn)行了改性方法的新探，研究了不同改性方法制得的EPI－DMA/膨潤(rùn)土吸附水體中污染物的差異。本論文主要包括

2、以下四個(gè)部分： 1．以工業(yè)聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺（EPI-DMA）和鈉基膨潤(rùn)土為原料，采用“有機(jī)聚合物溶液直接插入法”制備了EPI-DMA/膨潤(rùn)土，用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）和X射線衍射（XRD）研究了其表面結(jié)構(gòu)形貌，測(cè)得了EPI-DMA/膨潤(rùn)土的飽和陽(yáng)離子聚合物含量大約為100 mg/g，此時(shí)其比表面積為20．5㎡/g，Zeta電位為+10 mV以上。 2．研究了EPI-DMA/膨潤(rùn)土對(duì)模擬廢水中苯酚、對(duì)

3、氯苯酚的吸附特性。本文通過(guò)靜態(tài)吸附試驗(yàn)，研究了投加量、吸附時(shí)間、pH值對(duì)處理效果的影響，探討了EPI-DMA/膨潤(rùn)土對(duì)苯酚、對(duì)氯苯酚的吸附動(dòng)力學(xué)、吸附熱力學(xué)，并計(jì)算了有關(guān)的熱力學(xué)參數(shù)。 結(jié)果表明在相同的吸附條件下，EPI-DMA/膨潤(rùn)土對(duì)苯酚、對(duì)氯苯酚的吸附效果大大高于沒(méi)經(jīng)過(guò)改性的原土，對(duì)污染物的吸附能力依次為：苯酚>對(duì)氯苯酚。pH對(duì)EPI-DMA/膨潤(rùn)土吸附酚類(lèi)污染物的能力有較大影響，在酸性條件下的吸附效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于堿性條件。

4、EPI-DMA/膨潤(rùn)土吸附酚類(lèi)的速率較快，前10 min的吸附量增加最為明顯，30 min后，吸附基本達(dá)到平衡。偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附模式和Freundlich、D-R等溫吸附模式能很好的描述EPI-DMA/膨潤(rùn)土對(duì)苯酚、對(duì)氯苯酚的吸附。EPI-DMM膨潤(rùn)土對(duì)苯酚、對(duì)氯苯酚的吸附焓變△H<0，都是放熱反應(yīng)；|△H|<30 KJ/mol，屬于物理吸附：△G>0，吸附不屬于自發(fā)反應(yīng)。 3．研究了EPI-DMA/膨潤(rùn)土對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附特

5、性?？疾炝送都恿?、pH值、吸附時(shí)間等不同吸附條件下，EPI-DMA/膨潤(rùn)土對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，膨潤(rùn)土經(jīng)陽(yáng)離子聚合物EPI-DMA改性處理后，吸附Cr（Ⅵ）的能力提高了5倍以上。膨潤(rùn)土中的有機(jī)物負(fù)載量、EPI-DMA/膨潤(rùn)土的投加量、溶液pH值、溫度、振蕩時(shí)間對(duì)其吸附Cr（Ⅵ）的性能均有一定的影響。陽(yáng)離子聚合物負(fù)載量分別為99．6 mg/g的EPI-DMA/膨潤(rùn)土，在20℃、pH=4．0的溶液中、投加量為10 g/L、反應(yīng)1

6、20 min時(shí)，對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附量分別為0．71 mg/g。偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附模式和Langmuir等溫吸附模式能很好的描述EPI-DMA/膨潤(rùn)土對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附。EPI-DMA/膨潤(rùn)土對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附焓變△H<0，△G>0，說(shuō)明吸附是非自發(fā)的放熱反應(yīng)，|△H|<30 KJ/mol，反應(yīng)屬于物理吸附。 4．改性方法新探：以二甲胺、環(huán)氧氯丙烷、乙二胺和鈉基膨潤(rùn)土為原料采用“單體插入-層間聚合法”制得了一系列EPI-DMA/膨

7、潤(rùn)土，研究了二甲胺投加量、環(huán)氧氯丙烷和二甲胺的摩爾比、乙二胺投加百分比、反應(yīng)溫度、聚合時(shí)間等因素對(duì)制得的EPI-DMA/Bt吸附性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)二甲胺投加量為膨潤(rùn)土陽(yáng)離子交換容量的4倍（3mmol/g膨潤(rùn)土），n（環(huán)氧氯丙烷/二甲胺）=1，m（乙二胺/環(huán)氧氯丙烷+二甲胺）=2％，反應(yīng)溫度為65℃，聚合反應(yīng)時(shí)間為3 h時(shí)，合成的EPI-DMA/Bt的有機(jī)負(fù)載量為100 mg/g左右，對(duì)活性翠蘭的脫色率達(dá)90％以上，對(duì)Cr（Ⅵ）