聚乙烯薄膜輻射接枝功能化及對(duì)重金屬離子吸附性能研究.pdf

1、離子螯合膜是一類能與金屬離子形成配位絡(luò)合物的吸附功能材料，是近年來發(fā)展起來的一種新型離子交換膜。螯合功能基團(tuán)中存在著具有未成鍵孤對(duì)電子的N、O、S、P等原子，這些原子能以一對(duì)孤對(duì)電子與金屬離子形成配位鍵，形成穩(wěn)定的螯合物，因此，螯合膜材料比通常的離子交換膜具有更專一的選擇性，使其與金屬離子的結(jié)合力更強(qiáng)，選擇性更高。 本文選擇高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，HDPE)薄膜作為基材，通過加速器電子束

2、引發(fā)預(yù)輻射接枝的方法，在HDPE薄膜上接枝高沸點(diǎn)、低毒性的甲基丙烯酸縮水甘油酯(Glycidyl methacrylate，GMA)，然后接枝膜與二甲胺[NH(CH<,3>)<,2>]等胺類試劑反應(yīng)，引入螯合基團(tuán)叔胺基。詳細(xì)研究了溶劑類型、單體濃度、反應(yīng)溫度和時(shí)間、吸收劑量以及膜儲(chǔ)存時(shí)間和溫度等因素對(duì)接枝率的影響規(guī)律，從而確定接枝反應(yīng)最佳條件。探索接枝條件對(duì)接枝膜結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律。 紅外光譜(FT-IR)分析結(jié)果表明：譜圖在

3、1732cm<'-1>出現(xiàn)了明顯的C=O吸收峰，在902cm<'-1>處為環(huán)氧基團(tuán)的吸收峰，證明HDPE膜表面已接枝了GMA；接枝膜氨化后的紅外光譜表明，在902cm<'-1>處環(huán)氧基團(tuán)的吸收峰消失，在1037cm<'-1>處出現(xiàn)了新的吸收峰，該處為C-N伸縮振動(dòng)峰，并且在3370cm<'-1>較寬區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了-OH的吸收峰，表明環(huán)氧基團(tuán)已轉(zhuǎn)化成叔胺基團(tuán)。 用差示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析(TG)測(cè)定了接枝共聚物的熱性能，由

4、于受接枝側(cè)鏈的影響，HDPE接枝膜表現(xiàn)出不同的熱性能。 用電子拉力機(jī)來測(cè)試膜的拉伸性能，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輻射劑量小于150kGy時(shí)，膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率隨著吸收劑量的增大而增大，當(dāng)輻射劑量從150kGy增大到300kGy時(shí)，膜的力學(xué)性能變差；HDPE-g-GMA接枝膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率隨著接枝率的增大而減??；氨化前后，膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率基本不變。 用原子力顯微鏡(AFM)來觀察接枝膜的表面形貌。接枝后的HDPE

5、膜表面粗糙度增加，有明顯的隆起物，并且排列比較整齊，起伏比較均勻。詳細(xì)研究了實(shí)驗(yàn)所制備的離子螯合膜對(duì)水溶液中Cr<'3+>、Cu<'2+>、Cd<'2+>等離子的吸附性能。具體考察接枝率大小，金屬離子類型，金屬離子起始濃度，溶液pH值，吸附時(shí)間及溫度等因素對(duì)吸附性能的影響，深入探討了螯合膜吸附重金屬離子的吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)，并建立了吸附模型。膜接枝率為180％時(shí)，該螯合膜對(duì)Cr<'3+>、Cu<'2+>、Cd<'2+>的飽和吸附量分別達(dá)