微波輔助改性螯合纖維的制備及其對(duì)水中Cu2+吸附性能研究.pdf

1、采礦、冶金、電鍍等工業(yè)生產(chǎn)中常會(huì)產(chǎn)生大量含重金屬?gòu)U水，進(jìn)入到河流等水體中后會(huì)對(duì)水體環(huán)境和生物體帶來(lái)嚴(yán)重危害。近年來(lái)，我國(guó)重金屬突發(fā)性水污染事故頻發(fā)，吸附法因其高效、簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)而在處理重金屬污染領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。因此，快速、高效的合成具有高吸附容量、良好穩(wěn)定性且適合現(xiàn)場(chǎng)施用的螯合纖維吸附材料，對(duì)開發(fā)一種行之有效的重金屬污染應(yīng)急處置技術(shù)，高效應(yīng)對(duì)突發(fā)性重金屬污染具有重要意義。
　　本文以聚丙烯腈纖維為基體，通過(guò)兩步接枝反應(yīng)

2、，先后以二乙烯三胺和氯乙酸鈉為接枝劑，微波輔助加熱制備了胺化-羧甲基化螯合纖維。用正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)制備條件進(jìn)行優(yōu)化，并采用傅里葉紅外光譜分析（FT-IR）、元素分析（EA）、力學(xué)性能分析等方法對(duì)改性前后的纖維進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，胺化纖維的最佳制備工藝為：反應(yīng)溫度115℃，反應(yīng)時(shí)間30 min，二乙烯三胺與去離子水體積比為2:1，在最佳工藝條件下制得增重率為44-50％的胺化纖維；羧甲基化反應(yīng)的最佳條件為：反應(yīng)溫度10

3、5℃，反應(yīng)時(shí)間20 min在此條件下得到增重率為21-25%的胺化-羧甲基化纖維。相比傳統(tǒng)加熱法，本實(shí)驗(yàn)方法大幅度縮短了改性時(shí)間，同時(shí)纖維改性效果也得到一定提升。利用微波加熱對(duì)纖維進(jìn)行化學(xué)改性對(duì)其結(jié)構(gòu)破壞較小，改性后仍具有良好的機(jī)械性能，能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。
　　以Cu2+為研究對(duì)象，系統(tǒng)地考察了溫度、pH、溶液初始濃度、吸附時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)改性纖維靜態(tài)吸附Cu2+性能的影響，并在最佳工藝參數(shù)條件下，考察了螯合纖維對(duì)其他常見(jiàn)二價(jià)

4、重金屬離子的吸附性能。利用HNO3對(duì)吸附飽和的纖維進(jìn)行再生，探討其重復(fù)利用性能。研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，改性纖維對(duì) Cu2+的吸附能力隨溶液的pH和溫度的升高而增加。在15℃和近中性條件下，改性后纖維對(duì)Cu2+的吸附量在15 min內(nèi)達(dá)到飽和吸附容量（103.36 mg·g-1）的一半，相較于原纖維，吸附能力提高近30倍。胺化-羧甲基化纖維吸附Cu2+的過(guò)程符合 Freundlich等溫模型和準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，以化學(xué)吸附為主。室溫條

5、件下，改性纖維對(duì)Hg2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、Zn2+等重金屬離子也具有較好的吸附能力。再生脫附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，0.5 mol·L-1的HNO3能很好的對(duì)吸附飽和后的纖維進(jìn)行再生，吸附/解吸附10次后，飽和吸附容量仍能恢復(fù)至首次的80%以上，具有很好的實(shí)際應(yīng)用潛力。
　　利用自制吸附柱裝置，對(duì)改性纖維處理含Cu2+廢水的動(dòng)態(tài)工藝進(jìn)行研究，考察進(jìn)樣濃度、流速和吸附柱柱高對(duì)穿透曲線的影響及再生液濃度和流速對(duì)吸附柱再生效果的影響