磁性聚合物吸附染料树脂的合成及其性能研究

发布时间：2018-04-05 12:59

本文选题：磁性　切入点：纳米粒子　出处：《成都理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着工业的发展,染料废水的不合理的排放给环境带来了巨大的压力。鉴于目前严峻的水体染料污染状况,发展低耗能、高效率、绿色环保、适用范围广泛的染料污染水体修复方法和技术越来越受到人们的关注。本文以三氯化铁、氯化亚铁、氨水为原料,采用改良共沉淀法制备磁性纳米粒子,然后用硅烷偶联剂KH570对磁性纳米粒子进行表面改性,最后将KH570改性磁性纳米粒子与功能性单体进行接枝共聚制备了磁性聚合物染料吸附树脂,考察了引发剂含量、交联剂用量、丙烯酸中和度、KH570改性磁性纳米粒子含量等聚合反应参数和吸附时间、吸附温度、初始浓度以及pH等吸附条件对磁性聚合物吸附树脂阳离子染料吸附性能的影响,采用SEM、FTIR、XRD、VSM、TGA多种现代表征手段对磁性聚合物吸附树脂结构进行了表征,研究磁性聚合物吸附树脂的染料吸附动力学和吸附热力学,考察磁性聚合物染料吸附树脂的循环再生利用性能,并初步探究磁性聚合物阳离子染料的吸附机理,主要研究结果如下:1.采用改良共沉淀法制备的磁性纳米粒子和KH570改性磁性纳米粒子粒径均为15-30 nm,具有不规则颗粒形状,结晶度较高,与未改性的磁性纳米粒子相比较,KH570改性磁性纳米粒子的团聚现象有所降低。磁性聚合物吸附树脂的聚合物基体为非晶态结构,磁性纳米粒子分散液和KH570改性磁性纳米粒子分散液均具有明显的丁达尔现象和快速的磁响应性。2.VSM表明制备的磁性Fe_3O_4纳米粒子的饱和磁化强度达到67.74 emu/g,KH570改性磁性纳米粒子的饱和磁化强度略有降低,磁性聚合物吸附树脂的饱和磁化强度降低幅度较大,但仍然具有一定的磁响应性能。VSM图表明磁性Fe_3O_4纳米粒子、KH570改性磁性纳米粒子和磁性聚合物吸附树脂的剩磁和矫顽力均趋于零,表现为超顺磁性。3.SEM表明磁性聚合物吸附树脂表面粗糙不平整,具有较多大小不一的微孔,有利于染料水溶液通过快速渗透和扩散进入到磁性聚合物吸附树脂网络内部。4.FTIR表明KH570已修饰到磁性纳米粒子表面,制备的磁性聚合物吸附树脂具有目标结构。TGA结果表明硅烷偶联剂KH570成功接枝到磁性纳米粒子表面,制备的磁性聚合物吸附剂具有较高的磁性和热稳定性。5.当KH570改性磁性纳米粒子含量30%,丙烯酸和丙烯酰胺质量比为60:40,引发剂用量1.6%,交联剂用量0.3%,丙烯酸中和度为70%时,磁性聚合物吸附树脂阳离子染料吸附容量达到最大值。6.磁性聚合物吸附树脂阳离子染料的吸附容量随吸附时间的增长先快速增加后增幅趋缓,150 min基本达到吸附平衡;阳离子染料的吸附容量随pH值的增大先增加后降低;随着染料初始浓度的增加,磁性聚合物吸附树脂阳离子染料的吸附容量呈先快速增大后趋缓的趋势,磁性聚合物吸附树脂阳离子染料的吸附容量随温度的升高而降低。7.吸附等温研究表明磁性聚合物吸附树脂亚甲基蓝和结晶紫的吸附过程符合Langmuir单分子层吸附;吸附动力学研究结果表明磁性聚合物吸附树脂亚甲基蓝和结晶紫的吸附过程符合准二级动力学方程。8.磁性聚合物吸附树脂再生利用实验结果表明,经过5次循环使用,磁性聚合物吸附树脂亚甲基蓝吸附容量(524 mg/g)为第一次吸附容量(583 mg/g)的90%,表明磁性聚合物吸附树脂具有较好的再生利用性能。
[Abstract]:The adsorption kinetics and adsorption kinetics of magnetic polymer adsorption resin were studied by modified coprecipitation method . The results were as follows : 1 . The magnetic nanoparticles and KH570 modified magnetic nanoparticles were modified by modified coprecipitation method . The adsorption capacity of the magnetic polymer adsorption resin cationic dyes increased with the increase of the temperature . The adsorption capacity of the magnetic polymer adsorption resin cationic dyes decreased with the increase of the temperature .

【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O647.3;X703

【参考文献】