聚丙烯腈螯合纤维及活性碳纤维对重金属离子的吸附研究
发布时间：2021-04-02 05:42
工业废水的大量排放使得我国水体中重金属含量增多,对环境和人体造成严重危害。吸附法因具备吸附量大、选择性高、原料广泛、易再生等优点,逐渐在重金属废水处理领域得到广泛应用。聚丙烯腈纤维可经过改性、碳化、活化等过程处理成为螯合纤维、碳纤维、活性碳纤维等形式的吸附剂,实现对重金属离子的选择性吸附,在重金属废水处理领域受到广泛的关注。本文主要研究以聚丙烯腈（PAN）为基体的螯合纤维和活性碳纤维对水中重金属离子的吸附,并采用SEM、FT-IR、XRD和XPS对吸附前后的样品进行表征,探索吸附机理。主要结果如下:1、对PAN电纺预氧化纤维进行硫酸改性,将氰基水解为酰胺基团,制备聚丙烯腈螯合纤维（PANS）,可实现对Cu（II）和Pb（II）的吸附。增大离子浓度、延长吸附时间均对螯合纤维（PANS）吸附Cu（II）和Pb（II）有促进作用,且最佳pH值均在5左右。25℃时,Cu（II）和Pb（II）的吸附量分别为12.0mg/g和28.8mg/g。吸附过程均符合Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学模型。PANS对Cu（II）、Pb（II）、Cr（VI）和Cd（II）的吸附能力均高于相同改性条件...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双（2-吡啶甲基）氨基改性聚丙烯腈纤维（BPEN-PANF）与金属离子的配位模型
图 1-2 Cr(VI)和氨基功能化的 PAN 电纺纤维（PAN-NH2）之间的相互作用机理Figure 1-2 Interaction mechanism between Cr(VI) and PAN-NH2nanofibers1.3.2 交联接枝改性交联接枝改性，即先将聚丙烯腈与其他纤维或基体交联，然后再引入功能基团，获得螯合纤维，接枝改性可以弥补直接改性 PAN 纤维机械强度不高的不足。Rui Zhao[63等用水合肼和 PAN 电纺纤维进行交联后，先用二乙基三胺进行氨基化制备 A-PAN，再用磷酸对 A-PAN 的氨基进行磷酸化制备 P-PAN，并对比这两个样品关于 Pb2+、Cu2+、Ag+和 Cd2+四种重金属离子的吸附后发现，氨基磷酸化后，Pb2+、Cu2+、Ag+对磷酸基的亲和力较氨基强，所以吸附量均有提升，而因 Cd2+与磷酸基的亲和力较氨基弱，因此，磷酸化后 Cd2+的吸附量反而下降。Gang Xu[64]等将 PANF 用三乙烯四胺修饰得到胺化纤维（PANAF），然后通过 Mannich 反应将磷酸链段接枝到 PANAF 上，制备一种具有 P-O 或 P=O 基团的聚丙烯腈改性纤维，如图 1-3 所示，这种基团对 Hg+具有螯合作用[65]
1.3.2 交联接枝改性交联接枝改性，即先将聚丙烯腈与其他纤维或基体交联，然后再引入功能基团，获得螯合纤维，接枝改性可以弥补直接改性 PAN 纤维机械强度不高的不足。Rui Zhao[63等用水合肼和 PAN 电纺纤维进行交联后，先用二乙基三胺进行氨基化制备 A-PAN，再用磷酸对 A-PAN 的氨基进行磷酸化制备 P-PAN，并对比这两个样品关于 Pb2+、Cu2+、Ag+和 Cd2+四种重金属离子的吸附后发现，氨基磷酸化后，Pb2+、Cu2+、Ag+对磷酸基的亲和力较氨基强，所以吸附量均有提升，而因 Cd2+与磷酸基的亲和力较氨基弱，因此，磷酸化后 Cd2+的吸附量反而下降。Gang Xu[64]等将 PANF 用三乙烯四胺修饰得到胺化纤维（PANAF），然后通过 Mannich 反应将磷酸链段接枝到 PANAF 上，制备一种具有 P-O 或 P=O 基团的聚丙烯腈改性纤维，如图 1-3 所示，这种基团对 Hg+具有螯合作用邓圣[65]等采用微波辐照的方法将二乙基三胺与 PAN 纤维进行交联，然后用氨基硫脲（TSC）进行改性，引入含硫基团，含硫基团是软碱，与 Cd2+和 Pb2+这样的软酸性物质通过聚合物侧链的一个配位键相互作用，达到很好的吸附效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸改性PAN预氧化纤维的制备及其对Pb2+的吸附性能[J]. 王微霞,邱乾坤,王雪飞,钱鑫,张永刚. 合成纤维工业. 2018(04)
[2]重金属废水污染治理方法探究[J]. 王志颖. 华北水利水电大学学报(社会科学版). 2018(03)
[3]ZnO改性聚丙烯腈基活性炭吸附水中Cr（Ⅵ）离子的效果[J]. 肖方育,刘云国. 环境工程学报. 2017(07)
[4]电去离子（EDI）技术处理低浓度重金属废水的研究进展[J]. 冯云华,王建友,李帅,张中敏. 水处理技术. 2017(05)
[5]重金属废水排放处理研究新进展[J]. 吴春晓. 石化技术. 2017(04)
[6]微生物对重金属废水的修复研究[J]. 龙云川,万合锋,周少奇. 贵州科学. 2017(02)
[7]“美丽乡村”建设中污水治理的问题与对策[J]. 王志颖. 华北水利水电大学学报(社会科学版). 2017(02)
[8]浅谈铜的污染及危害[J]. 窦薛楷. 科技经济导刊. 2017(08)
[9]用于吸附重金属离子的磁性纳米伊/蒙黏土的制备[J]. 刘婷婷,潘志东,黎振源,王燕民. 硅酸盐学报. 2017(01)
[10]化学沉淀法处理电镀废液中重金属的实验研究[J]. 张更宇,张冬冬. 山东化工. 2016(16)
本文编号：3114702
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双（2-吡啶甲基）氨基改性聚丙烯腈纤维（BPEN-PANF）与金属离子的配位模型
图 1-2 Cr(VI)和氨基功能化的 PAN 电纺纤维（PAN-NH2）之间的相互作用机理Figure 1-2 Interaction mechanism between Cr(VI) and PAN-NH2nanofibers1.3.2 交联接枝改性交联接枝改性，即先将聚丙烯腈与其他纤维或基体交联，然后再引入功能基团，获得螯合纤维，接枝改性可以弥补直接改性 PAN 纤维机械强度不高的不足。Rui Zhao[63等用水合肼和 PAN 电纺纤维进行交联后，先用二乙基三胺进行氨基化制备 A-PAN，再用磷酸对 A-PAN 的氨基进行磷酸化制备 P-PAN，并对比这两个样品关于 Pb2+、Cu2+、Ag+和 Cd2+四种重金属离子的吸附后发现，氨基磷酸化后，Pb2+、Cu2+、Ag+对磷酸基的亲和力较氨基强，所以吸附量均有提升，而因 Cd2+与磷酸基的亲和力较氨基弱，因此，磷酸化后 Cd2+的吸附量反而下降。Gang Xu[64]等将 PANF 用三乙烯四胺修饰得到胺化纤维（PANAF），然后通过 Mannich 反应将磷酸链段接枝到 PANAF 上，制备一种具有 P-O 或 P=O 基团的聚丙烯腈改性纤维，如图 1-3 所示，这种基团对 Hg+具有螯合作用[65]
1.3.2 交联接枝改性交联接枝改性，即先将聚丙烯腈与其他纤维或基体交联，然后再引入功能基团，获得螯合纤维，接枝改性可以弥补直接改性 PAN 纤维机械强度不高的不足。Rui Zhao[63等用水合肼和 PAN 电纺纤维进行交联后，先用二乙基三胺进行氨基化制备 A-PAN，再用磷酸对 A-PAN 的氨基进行磷酸化制备 P-PAN，并对比这两个样品关于 Pb2+、Cu2+、Ag+和 Cd2+四种重金属离子的吸附后发现，氨基磷酸化后，Pb2+、Cu2+、Ag+对磷酸基的亲和力较氨基强，所以吸附量均有提升，而因 Cd2+与磷酸基的亲和力较氨基弱，因此，磷酸化后 Cd2+的吸附量反而下降。Gang Xu[64]等将 PANF 用三乙烯四胺修饰得到胺化纤维（PANAF），然后通过 Mannich 反应将磷酸链段接枝到 PANAF 上，制备一种具有 P-O 或 P=O 基团的聚丙烯腈改性纤维，如图 1-3 所示，这种基团对 Hg+具有螯合作用邓圣[65]等采用微波辐照的方法将二乙基三胺与 PAN 纤维进行交联，然后用氨基硫脲（TSC）进行改性，引入含硫基团，含硫基团是软碱，与 Cd2+和 Pb2+这样的软酸性物质通过聚合物侧链的一个配位键相互作用，达到很好的吸附效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸改性PAN预氧化纤维的制备及其对Pb2+的吸附性能[J]. 王微霞,邱乾坤,王雪飞,钱鑫,张永刚. 合成纤维工业. 2018(04)
[2]重金属废水污染治理方法探究[J]. 王志颖. 华北水利水电大学学报(社会科学版). 2018(03)
[3]ZnO改性聚丙烯腈基活性炭吸附水中Cr（Ⅵ）离子的效果[J]. 肖方育,刘云国. 环境工程学报. 2017(07)
[4]电去离子（EDI）技术处理低浓度重金属废水的研究进展[J]. 冯云华,王建友,李帅,张中敏. 水处理技术. 2017(05)
[5]重金属废水排放处理研究新进展[J]. 吴春晓. 石化技术. 2017(04)
[6]微生物对重金属废水的修复研究[J]. 龙云川,万合锋,周少奇. 贵州科学. 2017(02)
[7]“美丽乡村”建设中污水治理的问题与对策[J]. 王志颖. 华北水利水电大学学报(社会科学版). 2017(02)
[8]浅谈铜的污染及危害[J]. 窦薛楷. 科技经济导刊. 2017(08)
[9]用于吸附重金属离子的磁性纳米伊/蒙黏土的制备[J]. 刘婷婷,潘志东,黎振源,王燕民. 硅酸盐学报. 2017(01)
[10]化学沉淀法处理电镀废液中重金属的实验研究[J]. 张更宇,张冬冬. 山东化工. 2016(16)
本文编号：3114702
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