表面引發(fā)ATRP法制備棉花吸附劑及其吸附重金屬和全氟化合物的研究.pdf

1、高分子吸附材料是功能高分子材料的一個重要分支，對其理論和應用的研究均具有非常重要的意義。重金屬和全氟化合物(PFCs)因其不易被生物降解，對人類健康和生存環(huán)境造成極大的危害。因此，對具有可吸附重金屬離子和有機分子吸附材料的研究日益受到人們的重視，并逐步成為吸附領域的研究熱點。
　　 研制高效吸附劑是吸附領域的重要目標，通過表面改性的方法可以顯著提高吸附劑的吸附性能。原子轉移自由基聚合（ATRP）提供了一種有效的合成分子量可控、結

2、構規(guī)整以及新型功能化聚合物材料的活性聚合手段。本論文利用表面引發(fā)ATRP(SIATRP)反應在棉花表面接枝聚合物刷，制備了氨化棉花、羧基化棉花以及季銨化棉花三種高效的棉花吸附劑，對其進行了制備條件的優(yōu)化和性能表征，并用其去除水溶液中的重金屬和全氟化合物(PFCs)，研究了其吸附特性和吸附機理。本論文的主要研究結果如下:
　　 (1)利用SI-ATRP技術成功制備了氨化和羧基化棉花吸附劑，并對這兩種吸附劑的制備條件，包括ATRP反

3、應時間和氨化反應時間，進行了優(yōu)化;通過掃描電子顯微鏡(SEM)、紅外光譜(FTIR)以及X-射線光電子能譜(XPS)表征，證明了-NH2和-COONa被成功引入到了棉花表面。
　　 (2)研究了氨化棉花和羧基化棉花對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附動力學、吸附等溫線和pH影響實驗。氨化棉花對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附平衡時間分別為8h和4h，Cotton-g-P(AA-Na)對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附平衡時間均為1h;在pH=

4、5的條件下，氨化棉花對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最大吸附量分別為2.52和1.1 mmol.g-1，Cotton-g-P(AA-Na)對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最大吸附量分別為2.45和2.44 mmol.g-1，比文獻中報道的很多吸附劑的吸附量都要高;氨化棉花和Cotton-g-P(AA-Na)對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附量均隨著pH的升高而逐漸增大。
　　 (3)利用SI-ATRP技術成功制備了季銨化棉花吸附劑，并對其ATR

5、P反應時間進行了優(yōu)化。季銨化棉花對PFOS和PFOA的吸附動力學平衡時間分別為4h和12h，比多孔的吸附劑要快，對PFOS和PFOA的平衡吸附量分別為3.3 mmol.g-1和3.1 mmol.g-1。溶液pH對季銨化棉花吸附PFOS和PFOA的影響較小，季銨化棉花可在較寬的pH值范圍去除PFOS和PFOA。
　　 (4)對季銨化棉花吸附前后進行了SEM、FTIR和XPS分析，結果表明-(CH3)2N+基團被成功引入到了棉花表面