胺基螯合树的合成及其吸附性能研究.pdfVIP

SYNTHESIS0FAMINoCHELATING RESINSANDSTUDYoNTHEIR ADSol冲TIONPRoPERTY AThesisSubmittedto Shaanxi ofScienceand University Technology inPartialFulfillmentofthe forthe of RequirementDegree MasterofScience Thesis Supervisor：Professor．Z———H——ANGG——u——a——ng-hua． May,2010 胺基螯合树脂的合成及其吸附性能研究 摘要 随着工业化进程的推进，环境污染日益加剧，人类赖以生存的水资源受 到了各种污染，尤其是含重金属离子废水的大量排放，不仅造成了严重的环 境污染，而且造成大量重金属资源的流失。从工业废水中回收重金属离子， 不仅可以消除对环境的污染，又可以实现重金属的回收利用，变废为宝，具 有十分重要的意义。 螯合树脂因具有与金属离子结合能力强、选择性高等优点成为近年来离 子交换树脂研究领域中重要的研究方向。螯合树脂可对水中的重金属离子进 行浓缩与富集，已经被广泛应用于重金属离子的吸附、分离、富集及环境保 护等方面。传统的螯合树脂大多含疏水性的聚苯乙烯骨架，树脂在极性溶剂 中的溶胀度小，因而存在交换速度较慢、抗有机物污染能力较差等缺点。本 文分别选择巯基胺型树脂和交联聚丙烯酰胺为亲水性高分子骨架，通过不同 的功能化修饰，分别合成了两种胺基螯合树脂(巯基胺型羧酸螯合树脂和氨 基膦酸螯合树脂)，并对其吸附性能进行了研究。 (1)首先以环硫氯丙烷和多乙烯多胺为原料，通过交联反应合成了巯基 胺型树脂(简称PA)。然后对巯基胺型树脂进行氯乙酸化功能基修饰，合成 了巯基胺型羧酸螯合树脂(简称PAC)。通过讨论溶胀时间、反应介质、物 料配比等因素对反应的影响，获得了制备PAC树脂较佳的工艺条件。通过 傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪对树脂的结构和热性能进行了表征，热 分析结果表明，该树脂具有较好的热稳定性。 吸附性能。通过对树脂用量、吸附时间、溶液pH值的探讨，确定了较佳的 吸附条件。实验结果表明，在常温常压下，树脂最佳用量为0．10 g，吸附时 间为150 min，溶液pH范围为乱10，最大吸附量和最大吸附率分别达到 2．5285 在树脂上很容易吸附。 (3)以丙烯酰胺为单体，双丙烯酰胺为交联剂，通过自由基反应合成了 交联聚丙烯酰胺；然后通过Mannich反应，对交联聚丙烯酰胺进行膦酸基功 能化修饰，合成了一种氨基膦酸螯合树脂(简称APAR)。通过对交联度、 亚磷酸用量、反应温度和回流时间的探讨，确定了制备APAR的较佳工艺条 件。通过傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪对树脂的结构和热性能进行了 表征，结果表明，该树脂具有较好的热稳定性。 (4)采用二甲酚橙分光光度法，探讨了氨基膦酸螯合树脂对Pb2+的吸 附性能。通过对树脂用量、吸附时间、溶液pH值、吸附温度的探讨，获得 了较佳的吸附条件：树脂最佳用量为60 min，溶液最 mg，吸附时间为180 佳pH为6，最大吸附量和最大吸附率分别达到78．33mg／g和94．5％左右。 (5)通过氨基膦酸螯合树脂的洗脱实验可以看出，用O．4mol／L的盐酸 作洗脱剂，最大洗脱率达95．4％；同时，APAR树脂再生能力强，可多次重 复使用。 关键词：胺基，螯合树脂，工业废水，重金属离子，吸附性能 II SYNTHE