新型強(qiáng)堿型離子交換纖維的制備、表征及其對硝酸鹽氮的吸附研究.pdf

1、地下水中硝酸鹽的污染及其對人類健康的影響己逐漸引起人們的普遍關(guān)注,世界衛(wèi)生組織WHO和美國環(huán)保局USEPA都在飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定飲用水中NO3--N濃度不得超過10mg/L。本文采用離子交換纖維去除地下水中硝酸鹽。
　　 本文以聚丙烯(PP)纖維為基體,采用γ-射線預(yù)輻照,在聚丙烯(PP)纖維上接枝丙烯酰胺(AAm),再經(jīng)過Hofmann降解反應(yīng)制備PP-g-VAm弱堿性離子交換纖維,最后以硝酸鈰銨為引發(fā)劑,通過季銨化反應(yīng)分別

2、在PP-g-Vam纖維上接枝2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC),簡便無毒制備出兩種含有強(qiáng)堿性季銨基團(tuán)的離子交換纖維PP-g-Vam-ETA和PP-g-Vam-DAC。本文詳述了該離子交換纖維的制備方法,通過IR,TG,SEM以及對測定交換容量對其物理和化學(xué)性能進(jìn)行了表征,并且將其應(yīng)用于硝酸鹽氮的吸附。
　　 第一步:為了得到高接枝率的PP-g-VAm纖維,我們對反應(yīng)條件進(jìn)行了深入的探討,包

3、括輻照劑量,單體濃度,反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間,阻聚劑摩爾鹽濃度,溶劑等。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證實(shí)在輻照劑量40kGy,以水為溶劑,丙烯酰胺(AAm)濃度25％,阻聚劑濃度0.25％,70℃的條件下反應(yīng)4h可以得到接枝率220％的接枝丙烯酰胺聚丙烯纖維(PP-g-AAm)。
　　 第二步:然后經(jīng)過Hofmann降解反應(yīng),n(P-CONH2):n(ClO-):n(OH-)=1:1:25,在-15℃-0℃下,反應(yīng)10h,得到弱堿性PP-g-VAm纖維

4、。其交換容量達(dá)到4.67mmol/g干纖維。
　　 第三步:采用硝酸鈰銨為引發(fā)劑使PP-g-VAm纖維與ETA,DAC分別接枝共聚,制得了強(qiáng)堿性季銨基團(tuán)的離子交換纖維PP-g-Vam-ETA和PP-g-Vam-DAC,并測定了反應(yīng)時(shí)間、引發(fā)劑濃度和反應(yīng)溫度等對接枝反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:以四價(jià)鈰鹽為引發(fā)劑,PP-g-VAm纖維與ETA,DAC能發(fā)生接枝共聚合反應(yīng)。PP-g-Vam纖維與ETA接枝的最佳條件是:80℃,引發(fā)劑濃度

5、都為0.75 mmol/L,反應(yīng)時(shí)間10h,強(qiáng)堿基團(tuán)含量2.1018mmol/g;PP-g-Vam纖維與DAC接枝的最佳條件是:50℃,引發(fā)劑用量為25mmol/L,反應(yīng)時(shí)間5h,強(qiáng)堿基團(tuán)含量2.0217mmol/g。并用FT-IR表征了接枝產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu),用TGA分析了接枝物的熱性能。
　　 紅外光譜等證明丙烯酰胺、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)均已接枝到了PTFE基體上。TG表明,

6、PP-g-Vam-ETA和PP-g-Vam-DAC纖維的熱穩(wěn)定均比較好,可以滿足材料的需求。
　　 最后:研究了各種反應(yīng)因素對該離子交換纖維吸附NO3--N的影響,通過靜態(tài)實(shí)驗(yàn)表明,pH、硝酸根離子初始濃度、接觸時(shí)間等都會對硝酸根離子的交換吸附產(chǎn)生影響。離子交換纖維去除硝酸根離子量隨pH的變化而變化,在pH為3.0-4.0時(shí),纖維吸附量達(dá)到最大；在所研究的濃度范圍內(nèi)Langmiur等溫吸附線能很好地描述吸附平衡數(shù)據(jù)；纖維的吸附速