煤-聚乙烯亞胺交聯(lián)復(fù)合螯合吸附劑的制備及性能研究.pdf

1、重金屬污染已成為當(dāng)今最為嚴(yán)重的問(wèn)題之一，直接危害人類和生物的健康。目前最常用的的方法為吸附法。為了解決目前螯合劑無(wú)法兼?zhèn)淞己脧?qiáng)度與螯合特性的問(wèn)題，本文以球磨后的褐煤超微煤粉、聚乙烯亞胺(PEI)為原料制備出一種新型煤/PEI交聯(lián)復(fù)合螯合吸附劑。變質(zhì)程度較低的褐煤被選擇做為研究原材料，利用高能球磨制得超微煤粉，通過(guò)反應(yīng)將聚乙烯亞胺(PEI)接枝到超微煤粉表面，并使其交聯(lián)成型制得煤/聚乙烯亞胺交聯(lián)復(fù)合螯合吸附劑。該反應(yīng)分為兩部進(jìn)行：接枝和交

2、聯(lián)。接枝階段考察了以下因素：接枝方法、偶聯(lián)劑的種類和用量以及接枝反應(yīng)的時(shí)間和溫度；交聯(lián)階段考察了：交聯(lián)劑的種類和用量，交聯(lián)反應(yīng)的時(shí)間和溫度等因素。采用單因素法，根據(jù)重金屬離子的吸附量情況來(lái)確定出最佳的制備工藝?？疾炝俗罴褩l件下制備的煤/PEI交聯(lián)復(fù)合螯合吸附劑分別對(duì)重金屬離子Pb2+、Cu2+、Cd2+吸附動(dòng)力學(xué)和等溫線，并進(jìn)行線性擬合。
　　結(jié)果表明，煤/PEI交聯(lián)復(fù)合螯合吸附劑的最佳制備工藝及參數(shù)為：接枝反應(yīng)階段：通過(guò)機(jī)械力偶

3、聯(lián)方式利用KH550制得改性煤粉，KH550用量為煤粉質(zhì)量的3％；接枝溫度為40℃，時(shí)間為4h，煤粉與PEI質(zhì)量比為30:1；交聯(lián)反應(yīng)階段：在堿性條件下，選擇環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑，交聯(lián)溫度、時(shí)間分別為40℃和3h。對(duì)重金屬離子Cu2+、Pb2+、Cd2+吸附量分別為59.88 mg?g-1，48.54mg?g-1，40.24mg?g-1，且均符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)和Langmuir等溫式。
　　對(duì)褐煤煤粉、接枝產(chǎn)物、終產(chǎn)物以及吸附重金屬離

4、子的物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的分析表征主要采用工業(yè)元素分析、紅外光譜分析（FTIR）、掃描電鏡（SEM）、N2吸附等方式，以確定制備以及吸附機(jī)理。
　　褐煤煤粉的主要吸收峰為：在2920cm-1、1457cm-1、803cm-1附近為-CH2振動(dòng)吸收峰，1035cm-1為Si-O對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1618cm-1附近為C-N-H的弱振動(dòng)吸收峰。比較接枝煤粉的紅外光譜圖與褐煤煤粉的紅外光譜圖可以看出，C-N-H的振動(dòng)吸收增強(qiáng)。因此可以確定

5、聚乙烯亞胺（PEI）接枝到煤粉表面。終產(chǎn)物主要吸收峰為：2870cm-1和1475cm-1處為C-H鍵的伸縮振動(dòng)，3100cm-1處的較大寬峰位-COOH與C-H鍵共同形成，1250cm-1處為芳烴中C-H吸收峰，1650cm-1處的強(qiáng)烈吸收峰為C=O伸縮振動(dòng)。吸附重金屬離子后的主要吸收峰為：3417cm-1N-H伸縮振動(dòng)，1629cm-1N-H彎曲振動(dòng)，1400 cm-1強(qiáng)峰明顯，為C-N伸展酰胺。通過(guò)峰值的出現(xiàn)、消失和振動(dòng)的增強(qiáng)和減