聚苯胺基吸附劑的制備及吸附性能研究.pdf

1、吸附法在廢水處理尤其是低濃度廢水處理中具有顯著的優(yōu)勢,尋求和開發(fā)價廉、高性能的新型吸附材料是吸附法發(fā)展的關鍵?；钚蕴渴且环N高效的吸附劑,但其價格較高限制了其廣泛應用。聚苯胺分子具有獨特的陰離子摻雜與脫摻雜功能,以及分子鏈中含有大量的胺基與亞胺基,使其對重金屬離子和陰離子染料都具有較強的作用力。本文以合成的聚苯胺及其復合材料為吸附劑,系統(tǒng)地研究了聚苯胺基吸附劑對水中重金屬離子和染料的吸附性能,為聚苯胺基吸附劑的實際工業(yè)應用提供理論依據(jù)。<

2、br>　　首先研究了聚苯胺基吸附劑的制備工藝。以過硫酸銨為氧化劑,采用化學氧化聚合法在苯胺的鹽酸溶液中合成聚苯胺。綜合考慮產(chǎn)物產(chǎn)率及與吸附性能有關的導電率和分子量等因素,得到最優(yōu)合成條件為:鹽酸1mol/L,苯胺與過硫酸銨摩爾比為1,反應時間5h。并采用FT-IR、BET-N2吸附、XRD、XPS等現(xiàn)代分析檢測技術(shù)對聚苯胺進行了表征。
　　聚苯胺顆粒的粒徑較小,吸附過程中產(chǎn)生的壓強降較大,不能直接應用于固定床或其它流動系統(tǒng)。為了獲

3、得廉價高效、能用于動態(tài)吸附系統(tǒng)的聚苯胺吸附劑,需要將聚苯胺與其它材料復合使用。選用廉價的鋸末作為聚苯胺的支撐材料,采用原位聚合共混法制備聚苯胺/鋸末復合吸附劑。
　　通過靜態(tài)吸附實驗,研究各種因素(pH、吸附時間、溫度、吸附質(zhì)濃度等)對聚苯胺基吸附劑吸附重金屬和染料的影響,并對吸附劑的解吸與再生進行了實驗。通過動態(tài)吸附實驗,研究動態(tài)吸附時吸附質(zhì)溶液流速、初始溶液濃度和吸附柱高度對吸附性能的影響。
　　靜態(tài)吸附實驗結(jié)果表明,聚

4、苯胺基吸附劑對水溶液中以陽離子形式存在的Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)、以陰離子形式存在的Cr(Ⅵ)和陰離子染料均有一定的吸附能力,pH值對吸附能力的影響較大,可通過加入酸或堿改變體系的pH值而使吸附劑解吸。吸附熱力學研究結(jié)果表明,吸附能力隨著溫度的升高而增大,過程焓變?yōu)檎?說明吸附過程是吸熱的,過程的吉布斯函數(shù)變?yōu)樨撝?即吸附過程是自發(fā)進行的。
　　動態(tài)吸附實驗得出流入吸附柱的初始溶液濃度、吸附柱的高度和流入液的流速對穿透曲線的形狀都

5、有影響。柱高越小,初始濃度越大和流速越快,吸附柱達到飽和的時間越短,其吸附量也隨之減小。
　　對聚苯胺基吸附劑的吸附等溫線、動力學和動態(tài)吸附過程進行模型分析。等溫模型分析結(jié)果表明,聚苯胺基吸附劑對幾種吸附質(zhì)的吸附等溫線符合Langmuir和Temkin等溫線模型。由Langmuir等溫線模型計算出Cu(Ⅱ)和酸性藍74染料的最大吸附能力分別為208.77mg/g和123.3mg/g。利用多種動力學方程式探究了聚苯胺基吸附劑的吸附反

6、應動力學。研究結(jié)果顯示吸附質(zhì)的吸附過程是由液膜傳質(zhì)和顆粒內(nèi)擴散兩個過程聯(lián)合控制,吸附動力學符合準二級動力學模型。確定了聚苯胺基吸附劑固定床吸附柱動力學數(shù)學模型,且計算了不同操作條件下的穿透曲線。聚苯胺基吸附劑動態(tài)吸附Cu()Ⅱ和陰離子染料酸性藍74的過程符合Thomas和Yoon-Nelson模型,并可用BDST模型對不同情況下的吸附工作時間進行預測。
　　聚苯胺對重金屬和染料的吸附機理為:對溶液中以陰離子形式存在的Cr(Ⅵ)和陰