有機(jī)-埃洛石復(fù)合高吸水材料的制備及其性能研究.pdf

1、有機(jī)/無機(jī)復(fù)合吸水材料作為一種新型吸水性材料，近年來成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，因其兼具有有機(jī)物與無機(jī)物的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高吸水材料凝膠強(qiáng)度、耐鹽性和熱穩(wěn)定性等綜合性能，因此復(fù)合高吸水材料的研究越來越受到人們的重視。埃洛石納米管(HNTs)是一種呈中空管狀結(jié)構(gòu)的天然粘土類硅酸鹽礦物，具有比表面積大、熱穩(wěn)定性高、無毒無害和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在多種復(fù)合材料中應(yīng)用。
　　本課題以埃洛石納米管及不同有機(jī)單體為原料，過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，

2、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)為交聯(lián)劑，采用水溶液聚合法合成了三種有機(jī)/埃洛石復(fù)合吸水材料，通過掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)和熱重(TG)的方法對(duì)樣品進(jìn)行表征，并對(duì)復(fù)合材料的綜合性能進(jìn)行研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)聚丙烯酸-丙烯酰胺/埃洛石復(fù)合材料的制備及其吸水性研究
　　以HNTs、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)為原料，制備聚丙烯酸-丙烯酰胺/埃洛石(PAA-AM/HNTs)復(fù)合吸水材

3、料。通過考察在不同HNTs摻入量、APS用量、AM和AA摩爾比、AA中和度下PAA-AM/HNTs時(shí)的吸水性，得出其最佳合成條件為:HNTs添加量為10％，APS用量為1.0％，AM和AA的摩爾比為3∶5，AA的中和度為70％，此時(shí)吸水倍率達(dá)到1276g/g。SEM表征結(jié)果表明:該材料具有孔徑在10μm左右的多孔結(jié)構(gòu)，HNTs能均勻地分散在復(fù)合材料的內(nèi)部。分別研究了其吸水速率、保水性能、重復(fù)利用性能以及在不同pH、鹽溶液、有機(jī)溶劑等環(huán)境

4、下的吸水性能，結(jié)果表明:與聚丙烯酸-丙烯酰胺(PAA-AM)相比，PAA-AM/HNTs復(fù)合材料的吸水能力明顯提高，達(dá)到1255g/g;在60℃和100℃下保溫5h以內(nèi)，PAA-AM/HNTs擁有更好的保水性能;同時(shí)PAA-AM/HNTs具有良好的重復(fù)利用性，重復(fù)利用5次后的吸水倍率仍能保持其最初的78.0％。
　　(2)聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酰胺/埃洛石復(fù)合材料的制備及其吸水性研究
　　以HNTs、AM和2-

5、丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)為原料，制備聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酰胺/埃洛石(PAMPS-AM/HNTs)復(fù)合吸水材料。通過考察在不同HNTs摻入量、MBA用量、AMPS和AM摩爾比、水解時(shí)間下PAMPS-AM/HNTs的吸水性，其最佳合成條件為:HNTs摻入量為5％，MBA用量為0.1％，AMPS和AM的摩爾比為1∶5，水解時(shí)間為1h，此時(shí)吸水倍率達(dá)到1080g/g。SEM、TG表征表明:該材料的表面粗糙而結(jié)構(gòu)疏松

6、，熱穩(wěn)定性好。分別研究了其吸水速率、保水性能、重復(fù)利用性能以及在不同pH、鹽溶液、有機(jī)溶劑等環(huán)境中的吸水性能，結(jié)果表明:PAMPS-AM/HNTs在前30min內(nèi)具有較快的吸水速率，達(dá)到1050g/g;在60℃和100℃下保溫3.5h以內(nèi)，PAMPS-AM/HNTs擁有更好的保水性能;同時(shí)PAMPS-AM/HNTs具有良好的重復(fù)利用性，重復(fù)利用5次后的吸水倍率仍能保持其最初的83.3％。
　　(3)殼聚糖-聚丙烯酸-丙烯酰胺/埃洛

7、石復(fù)合材料的制備及其對(duì)銅離子的吸附研究
　　以殼聚糖(CTS)、AA、AM和HNTs為原料，制備殼聚糖-聚丙烯酸-丙烯酰胺/埃洛石(CTS-PAA-M/HNTs)復(fù)合材料，并研究其對(duì)銅離子的吸附性能。該材料的表征結(jié)果表明CTS、AA、AM與HNTs能夠較好地結(jié)合在一起，具有更好的熱穩(wěn)定性，且表面粗糙而結(jié)構(gòu)疏松。探討了吸附劑用量、吸附時(shí)間、初始濃度、溫度、pH等因素對(duì)銅離子吸附量的影響，研究表明:吸附劑的用量為0.1g時(shí)，其去除效率

8、達(dá)到77.8％;銅離子的吸附量隨初始濃度和溫度的增加而提高，在溫度為298K、起始濃度為600mg/L時(shí)，其最大吸附量達(dá)到132mg/g，吸附能力高于類似的吸附劑;吸附平衡所需的時(shí)間與起始濃度直接相關(guān)，在起始濃度為200mg/L時(shí)，達(dá)到吸附平衡所需要的時(shí)間為50min;在較寬的pH范圍內(nèi)(4～7)，銅離子的吸附量能保持在95mg/g以上;經(jīng)過5次的吸附脫附后，其吸附量為最初的86.5％。
　　綜上所述，本文以天然的HNTs為無機(jī)添