整體式聚丙烯腈基吸附劑的制備及其離子吸附分離性能的研究.pdf

1、為了去除水體中的重金屬污染以及從水體中提取礦物資源，本論文采用熱力學(xué)控制的溶膠凝膠法，以聚丙烯腈（PAN）為主要原料制備了一系列聚丙烯腈基高效吸附劑。值得注意的是，本論文所制備的吸附劑均為整體式材料，成功解決了傳統(tǒng)粉體吸附劑不易分離的難題，且所有吸附劑均具有層次孔結(jié)構(gòu)（大孔/介孔），在降低離子內(nèi)擴(kuò)散阻力的同時(shí)最大限度地提高了吸附量。具體實(shí)驗(yàn)過程如下：
　　在第一部分的工作中，通過熱力學(xué)控制的溶膠凝膠法制備出具有層次孔結(jié)構(gòu)的聚丙烯腈

2、整體式材料基底，再將不同的官能團(tuán)嫁接到該基底上制備出三種整體式重金屬吸附劑，具體做法是：1、將二乙基三胺嫁接到聚丙烯腈基底上制備出胺基改性的聚丙烯腈（D-PAN），2、經(jīng)過氫氧化鈉水解制備出羧基改性的聚丙烯腈（H-PAN），3、將鹽酸羥胺嫁接到聚丙烯腈上制備出胺肟基改性的聚丙烯腈（A-PAN）。通過傅里葉紅外分析（FTIR）證實(shí)相應(yīng)官能團(tuán)被成功嫁接到聚丙烯腈整體式材料上。結(jié)合掃描電鏡與氮?dú)馕锢砦椒治鲎C實(shí)了這三種吸附劑均具有層次孔結(jié)構(gòu)。

3、最后將這三種吸附劑用于鉛離子吸附分離。通過實(shí)驗(yàn)，測(cè)得D-PAN、H-PAN、A-PAN飽和吸附量分別144mg·g-1、206mg·g-1、242mg·g-1，三種吸附劑均表現(xiàn)出對(duì)鉛離子良好的吸附性能。此外，本實(shí)驗(yàn)還詳細(xì)的考察了吸附過程中的吸附動(dòng)力學(xué)以及溶液pH、離子強(qiáng)度等對(duì)吸附過程的影響。同時(shí)也考察了吸附劑的再生性能，經(jīng)過四次循環(huán)測(cè)試后，吸附量仍然能保持在70%以上。
　　在第二部分工作中，采用熱力學(xué)控制的溶膠凝膠法將水熱法制備

4、的納米錳酸鋰與聚丙烯腈進(jìn)行復(fù)合制備出不同比例錳酸鋰/聚丙烯腈整體式復(fù)合材料，再經(jīng)過0.5M HCl酸洗后制備出具有層次孔結(jié)構(gòu)的整體式鋰離子篩，并用于鋰離子的選擇性吸附。當(dāng)錳酸鋰/聚丙烯腈復(fù)合比例為1.2g:0.8g時(shí)鋰離子飽和吸附量達(dá)到了27.3mg·g-1，同時(shí)表現(xiàn)出了良好的吸附動(dòng)力學(xué)，在4h內(nèi)可以達(dá)到吸附平衡。此外，為了測(cè)試吸附劑的再生性能以及展示整體式材料易于分離的優(yōu)勢(shì)，本實(shí)驗(yàn)將該整體式材料填充于吸附柱中用于鋰離子吸附，吸附完成后