多胺樹脂的合成及吸附行為比較.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、采用1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(Cyclen)和三乙烯四胺(TETA)為功能化試劑,通過對二乙烯苯交聯(lián)的聚苯乙烯樹脂(PS)的功能化,制備了三種含有多胺類功能基的聚苯乙烯樹脂,分別是PS-COCH2-Cy、PS-CH2-Cy和PS-COCH2-TETA。研究了反應(yīng)條件對樹脂功能化反應(yīng)的影響,對合成的三種多胺型聚苯乙烯樹脂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。探究了三種樹脂分別對金屬離子Zn2+和Cu2+的吸附性能。然后初步研究了三種樹脂分別對水中酚類化

2、合物(PNP、DNP、ONP)的吸附性能。
  PS-COCH2-Cy和 PS-COCH2-TETA的合成宜采用四氫呋喃溶劑體系。采用Cyclen與氯乙酰化聚苯乙烯樹脂(以氯量計)摩爾比為7:1,在60℃下反應(yīng)6 h得到的PS-COCH2-Cy的全交換容量為1.45 mmol/mL,氯乙?;瘶渲械穆群坑?3.72%下降至0.30%。采用TETA與氯乙酰化樹脂(以氯量計)摩爾比為8:1,在50℃下反應(yīng)6 h得到的PS-COCH2

3、-TETA的全交換容量為1.51 mmol/mL,氯乙酰化樹脂中的殘余氯含量下降至0.25%。采用Cy與氯甲基化聚苯乙烯樹脂(以氯量計)摩爾比為10:1,在在80℃下反應(yīng)24 h得到的PS-CH2-Cy的全交換容量為1.59mmol/mL,氯甲基化樹脂的氯含量從19%降到0.31%。
  通過掃描電鏡、熱重分析、紅外、N2吸附-脫附等手段對PS-COCH2-Cy、PS-COCH2-TETA和 PS-CH2-Cy進(jìn)行表征。結(jié)果表明,

4、原料成功地發(fā)生了胺化反應(yīng);PS-COCH2-Cy的比表面積為39.03 m2/g,孔容為0.1124 cm3/g,孔徑為12.51 nm。PS-COCH2-TETA的比表面積為36.33 m2/g,孔容為0.1361 cm3/g,孔徑為14.99 nm,PS-CH2-Cy的比表面積為35.58 m2/g,孔容為0.061cm3/g,孔徑為8.16nm。
  PS-COCH2-Cy、PS-COCH2-TETA和PS-CH2-Cy對Z

5、n2+和Cu2+吸附的最好的 pH值均為5.7;25℃下,PS-COCH2-Cy、PS-COCH2-TETA和PS-CH2-Cy對Zn2+的平衡吸附量分別為13.68 mg/mL、7.61 mg/mL和20.85mg/mL,脫附率為99.7%、99.3%和99.5%,對Cu2+的平衡吸附量分別為39.96 mg/mL、31.76mg/mL和40.33mg/mL,脫附率達(dá)到了99.8%、99.3%和99.6%。分別吸附-脫附三次后仍具有較

6、高的吸附性能。由此可見,Cy接枝到PS-COCH2-Cl表面有利于金屬離子的吸附且C=O的存在使得樹脂對 Zn2+和 Cu2+的吸附量下降。三種樹脂均能夠用準(zhǔn)二級動力學(xué)方程來描述對 Zn2+和 Cu2+的吸附過程;液膜擴(kuò)散為主要控制步驟;PS-COC2-Cy、PS-COCH2-TETA和PS-CH2-Cy對Zn2+和Cu2+的吸附都同樣符合Langmuir等溫方程,均為吸熱過程。三種樹脂吸附能力大小關(guān)系為:PS-CH2-Cy> PS-C

7、OCH2-Cy> PS-COCH2-TETA。
  三種樹脂吸附PNP和ONP的最佳pH值均為7.0,吸附DNP的最佳pH值均為4.0;25℃下,PS-COCH2-Cy、PS-COCH2-TETA和PS-CH2-Cy對PNP的平衡吸附量分別為90.28 mg/mL、73.02mg/mL和116.15mg/mL,脫附率為99.2%、98.9%和99.1%。對ONP的平衡吸附量分別為75.88 mg/mL、46.10 mg/mL和11

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