凹凸棒粘土復(fù)合材料制備及其性能研究.pdf

1、凹凸棒粘土(ATP)是一種八面體層狀鎂鋁硅酸鹽礦物，具有特殊的強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)、高的比表面積、較強(qiáng)的吸附性和脫色能力等特點，因此該粘土作為吸附劑在廢水處理中具有較廣的應(yīng)用范圍和明顯的成本優(yōu)勢。此外，凹凸棒粘土單根纖維符合納米材料的尺度標(biāo)準(zhǔn)，有較好熱穩(wěn)定性，如果能充分分散在聚合物內(nèi)，凹凸棒粘土將是一種很有潛力的一維增強(qiáng)材料。將聚丙烯酰胺及聚吡咯等高聚物對重金屬離子的強(qiáng)絡(luò)合特性與凹凸棒的高比表面、優(yōu)良的機(jī)械性能相結(jié)合，可制備出一類高效復(fù)合型重金屬

2、離子吸附劑。
　　 本文以改性凹凸棒粘土為載體，分別與甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺和吡咯聚合成復(fù)合材料并分別考察了材料的力學(xué)性能和對重金屬離子的吸附性能。主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.研究凹凸棒粘土/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的制備條件及其力學(xué)性能。采用高溫活化、十六烷基三甲基溴化銨和KH-570對凹凸棒粘土進(jìn)行有機(jī)改性，研究了各種有機(jī)試劑對凹凸棒粘土的改性效果;對凹凸棒粘土/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的形貌特征進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征并

3、對其力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性等進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:改性凹凸棒粘土與PMMA的相容性良好，在PMMA中分散均勻。當(dāng)凹凸棒粘土的加入量在1.5％時，其綜合力學(xué)性能較佳。
　　 2.制備了凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺復(fù)合材料并研究了其吸附性能。采用高溫活化、鹽酸和KH-570對凹凸棒粘土進(jìn)行改性，制備了凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺復(fù)合材料并研究其對Cu(Ⅱ)的吸附性能;考察了pH值、時間、溫度等條件對Cu(Ⅱ)吸附效果的影響。結(jié)果表明:對水中Cu(Ⅱ

4、)的吸附過程符合二級動力學(xué)模型和Langmuir等溫吸附方程。其最大吸附容量可達(dá)到225.71mg/g。解吸附實驗表明，該凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺復(fù)合材料對于Cu(Ⅱ)的吸附具有良好的可再生性能，可以重復(fù)使用5次。
　　 3.研究了Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)在凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺復(fù)合材料上的競爭吸附?？疾炝藀H值、時間、溫度等因素對競爭吸附的影響，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了動力學(xué)和熱力學(xué)擬合，對競爭吸附的結(jié)果進(jìn)行了評價。結(jié)果表明:對于競爭吸附過

5、程，Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)均滿足二級動力學(xué)模型和Langmuir等溫吸附方程。在Hg(Ⅱ)、 Cu(Ⅱ)雙離子體系的溶液中，凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺復(fù)合材料對Hg(Ⅱ)具有更好的選擇性。解吸附試驗表明，該復(fù)合材料對于Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)都具有較好的可重復(fù)使用性能。
　　 4.研究了Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在凹凸棒粘土/聚吡咯復(fù)合材料上的競爭吸附。考察了凹凸棒粘土和聚吡咯的比例、吸附劑用量、時間、溫度等吸附條件對競爭吸附的影響，對競