水合肼改性纤维素—接枝—聚合丙烯酸甲酯的制备及其对重金属离子吸附性能的研究

发布时间：2018-04-08 09:40

  本文选题：纤维素　切入点：接枝共聚　出处：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：纤维素基重金属离子吸附剂是近年来生物质重金属离子吸附剂的研究热点之一,因其良好的吸附性能、机械性能及再生性,纤维素基吸附剂在用于水中重金属离子吸附方面有较大的开发潜力。本文以微晶纤维素为基础骨架,以硝酸铈铵为引发剂,通过自由基接枝共聚反应制备纤维素接枝聚丙烯酸甲酯(cellulose-g-poly methyl acrylate,Cell-g-PMA),随后对其进行肼解,得到水合肼改性纤维素接枝聚丙烯酸甲酯(hydrazinolyzed cellulose-g-poly methyl acrylate,Cell-g-PMA-HZ)。通过对合成条件的讨论,优化合成工艺,以提高产物的螯合基团含量,并利用FT-IR、元素分析、热重分析、C13-NMR及扫描电镜等分析方法对产物进行验证。通过静态及动态吸附实验研究所制备Cell-g-PMA-HZ吸附剂对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)离子的吸附性能。研究结果表明,己成功制备得到Cell-g-PMA-HZ。当选用0.5g微晶纤维素,硝酸铈铵引发剂量为0.0558g,单体丙烯酸甲酯量为2mL,反应温度为35℃时,经3h接枝聚合反应,可制备出接枝率为326%的Cell-g-PMA;当投入接枝率为326%的Cell-g-PMA,使其中丙烯酸甲酯单元与水合肼的摩尔比为1:60时,在55℃下反应3h,得到产物Cell-g-PMA-HZ,含N量最高可达20.81%。吸附实验结果表明,Cell-g-PMA-HZ 吸附剂对 Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)离子的吸附性能受Cell-g-PMA接枝率、金属离子溶液初始pH、初始浓度、吸附时间、吸附温度等因素影响。Cell-g-PMA接枝率为326%时,Cell-g-PMA-HZ吸附剂对 Cu(Ⅱ)的吸附量最高;Cell-g-PMA-HZ 吸附剂对 Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)离子的吸附的最佳pH值在4.0-5.0之间,对这四种重金属离子的吸附动力学均更符合准二级动力学模型;Cell-g-PMA-HZ吸附剂对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附可用Langmuir等温吸附模型进行拟合,计算所得的最大吸附量(qm)分别为 229.36mgg-1,173.91mgg-1,235.85mgg-1,对 Pb(Ⅱ)的吸附则更符合 Freundlich等温吸附模型,所测平衡吸附量(qe)为249.89mgg-1;Cell-g-PMA-HZ吸附剂对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附均为放热且熵减过程,而对Cd(Ⅱ)的吸附为吸热且熵增的过程。动态吸附研究表明,Cell-g-PMA-HZ吸附剂对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)离子的吸附较为迅速,洗脱过程使用1molL-1HCl溶液,在20mL以内均可完全洗脱下来,且在6次循环利用后,吸附量仍能保持初始吸附容量的80%以上,表明Cell-g-PMA-HZ吸附剂具有良好的再生性能。
[Abstract]:Cellulose based heavy metal ion adsorbents are one of the research hotspots in recent years, because of their good adsorption, mechanical properties and regenerative properties.Cellulose-based adsorbents have great potential in heavy metal ion adsorption in water.In this paper, cellulose-g-poly methyl acrylic Cell-g-PMAA was prepared by free radical graft copolymerization of cellulose onto microcrystalline cellulose and cerium ammonium nitrate as initiator.Hydrazine hydrate modified cellulose grafted with polymethyl acrylate (HPAM) was obtained. Cellulose-g-poly methyl acrylic acid Cell-g-PMA-HZN was obtained.In order to improve the content of chelate group, the synthesis conditions were discussed and the products were verified by FT-IR, elemental analysis, thermogravimetric analysis (TGA), C13-NMR and scanning electron microscopy (SEM).Cell-g-PMA-HZ adsorbents were prepared by static and dynamic adsorption experiments. The adsorption properties of Cell-g-PMA-HZ adsorbents for Cu (鈪，

本文编号：1721054