聚間苯二胺的化學(xué)氧化合成及其除鉻(Ⅳ)研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，大量重金屬廢水排入江河水體中，污染環(huán)境。鉻(Ⅵ)廢水由于其毒性強(qiáng)、濃度高、形態(tài)復(fù)雜多變，仍然是水污染治理的重點(diǎn)與難題。吸附法是處理重金屬污染物有效且環(huán)保的方法，開發(fā)新型高效鉻(Ⅵ)吸附劑成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。本文提出聚間苯二胺吸附劑除鉻(Ⅵ)新思路，創(chuàng)新了聚間苯二胺的化學(xué)氧化合成方法，揭示了聚間苯二胺的電位調(diào)控合成機(jī)理，開展了聚間苯二胺去除鉻(Ⅵ)的性能和機(jī)理研究。主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)造性成果如下:
　　創(chuàng)新了

2、聚間苯二胺化學(xué)氧化合成方法，實(shí)現(xiàn)了聚間苯二胺產(chǎn)率和性能的顯著提高。確定了聚間苯二胺的最佳合成條件CO32-濃度2 molL-1，合成時(shí)間5h、溫度25℃、初始pH值8。合成的聚間苯二胺無定形程度高、熱穩(wěn)定好、與傳統(tǒng)合成法相比產(chǎn)率提高了15％。研究了聚間苯二胺在水處理過程中對(duì)水體總有機(jī)碳的影響，在不同酸堿程度的水體中總有機(jī)碳含量低于6.64 mg g-1，低于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)20mg g-1。進(jìn)一步證實(shí)了聚間苯二胺作為吸附劑不會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生

3、二次污染。
　　揭示了間苯二胺電位調(diào)控聚合機(jī)理。堿(OH、CO32-)可以顯著降低間苯二胺聚合體系的開路電位，基于能斯特方程，溶液中氧化劑的電位和氧化能力下降，獲得的聚間苯二胺產(chǎn)物氧化態(tài)降低。堿同時(shí)控制了聚合體系的H+濃度，促使反應(yīng)向正向進(jìn)行，提高聚合物產(chǎn)率。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溶液的初始pH值在碳酸鹽體系的緩沖pH范圍之內(nèi)，CO32-可有效控制反應(yīng)溶液pH值的劇烈波動(dòng)，穩(wěn)定氧化劑的氧化能力。
　　研究了聚間苯二胺對(duì)鉻(Ⅵ)的吸附行

4、為。優(yōu)化了除鉻(Ⅵ)工藝條件:pH為2、反應(yīng)時(shí)間5h。聚間苯二胺對(duì)鉻(Ⅵ)的最大吸附量隨溫度上升而提高，30℃時(shí)為598.5 mg g-1，45℃時(shí)為666.8 mg g-1。探明了共存陰離子對(duì)鉻(Ⅵ)脫除率的影響，SO42-可占據(jù)接近35％的吸附位點(diǎn)，Cl-和NO3-存在時(shí)，鉻(Ⅵ)的脫除率仍在90％以上。聚間苯二胺吸附鉻(Ⅵ)的過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，說明吸附反應(yīng)是化學(xué)吸附。吸附過程焓變?yōu)檎当砻魑綖槲鼰徇^程。吉布斯自由能為負(fù)值

5、說明吸附反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)研究的溫度范圍內(nèi)是自發(fā)的。篩選0.1 mol L-1NaOH為解吸試劑，5次循環(huán)累計(jì)吸附量為1545 mg L-1。
　　闡明了聚間苯二胺去除鉻(Ⅵ)的機(jī)制。X射線光電子能譜分析表明聚間苯二胺分子鏈上的醌型亞胺和苯型仲胺分別是參與靜電吸附和還原鉻(Ⅵ)的主要官能團(tuán);闡明了鉻(Ⅲ)以CrCl3形式吸附于聚間苯二胺表面。構(gòu)建了聚間苯二胺與鉻(Ⅵ)之間的氧化還原反應(yīng)方程式。揭示了聚間苯二胺與除鉻(Ⅵ)效果之間的構(gòu)效關(guān)系