新型強(qiáng)堿型離子交換纖維的制備、表征及其對(duì)硝酸鹽氮的吸附研究.pdf

1、地下水中硝酸鹽的污染及其對(duì)人類(lèi)健康的影響己逐漸引起人們的普遍關(guān)注,世界衛(wèi)生組織WHO和美國(guó)環(huán)保局USEPA都在飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定飲用水中NO3--N濃度不得超過(guò)10mg/L。本文采用離子交換纖維去除地下水中硝酸鹽。
　　 本文以聚丙烯(PP)纖維為基體,采用γ-射線預(yù)輻照,在聚丙烯(PP)纖維上接枝丙烯酰胺(AAm),再經(jīng)過(guò)Hofmann降解反應(yīng)制備PP-g-VAm弱堿性離子交換纖維,最后以硝酸鈰銨為引發(fā)劑,通過(guò)季銨化反應(yīng)分別

2、在PP-g-Vam纖維上接枝2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC),簡(jiǎn)便無(wú)毒制備出兩種含有強(qiáng)堿性季銨基團(tuán)的離子交換纖維PP-g-Vam-ETA和PP-g-Vam-DAC。本文詳述了該離子交換纖維的制備方法,通過(guò)IR,TG,SEM以及對(duì)測(cè)定交換容量對(duì)其物理和化學(xué)性能進(jìn)行了表征,并且將其應(yīng)用于硝酸鹽氮的吸附。
　　 第一步:為了得到高接枝率的PP-g-VAm纖維,我們對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了深入的探討,包

3、括輻照劑量,單體濃度,反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間,阻聚劑摩爾鹽濃度,溶劑等。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)在輻照劑量40kGy,以水為溶劑,丙烯酰胺(AAm)濃度25％,阻聚劑濃度0.25％,70℃的條件下反應(yīng)4h可以得到接枝率220％的接枝丙烯酰胺聚丙烯纖維(PP-g-AAm)。
　　 第二步:然后經(jīng)過(guò)Hofmann降解反應(yīng),n(P-CONH2):n(ClO-):n(OH-)=1:1:25,在-15℃-0℃下,反應(yīng)10h,得到弱堿性PP-g-VAm纖維

4、。其交換容量達(dá)到4.67mmol/g干纖維。
　　 第三步:采用硝酸鈰銨為引發(fā)劑使PP-g-VAm纖維與ETA,DAC分別接枝共聚,制得了強(qiáng)堿性季銨基團(tuán)的離子交換纖維PP-g-Vam-ETA和PP-g-Vam-DAC,并測(cè)定了反應(yīng)時(shí)間、引發(fā)劑濃度和反應(yīng)溫度等對(duì)接枝反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:以四價(jià)鈰鹽為引發(fā)劑,PP-g-VAm纖維與ETA,DAC能發(fā)生接枝共聚合反應(yīng)。PP-g-Vam纖維與ETA接枝的最佳條件是:80℃,引發(fā)劑濃度

5、都為0.75 mmol/L,反應(yīng)時(shí)間10h,強(qiáng)堿基團(tuán)含量2.1018mmol/g;PP-g-Vam纖維與DAC接枝的最佳條件是:50℃,引發(fā)劑用量為25mmol/L,反應(yīng)時(shí)間5h,強(qiáng)堿基團(tuán)含量2.0217mmol/g。并用FT-IR表征了接枝產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu),用TGA分析了接枝物的熱性能。
　　 紅外光譜等證明丙烯酰胺、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)均已接枝到了PTFE基體上。TG表明,

6、PP-g-Vam-ETA和PP-g-Vam-DAC纖維的熱穩(wěn)定均比較好,可以滿(mǎn)足材料的需求。
　　 最后:研究了各種反應(yīng)因素對(duì)該離子交換纖維吸附NO3--N的影響,通過(guò)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)表明,pH、硝酸根離子初始濃度、接觸時(shí)間等都會(huì)對(duì)硝酸根離子的交換吸附產(chǎn)生影響。離子交換纖維去除硝酸根離子量隨pH的變化而變化,在pH為3.0-4.0時(shí),纖維吸附量達(dá)到最大；在所研究的濃度范圍內(nèi)Langmiur等溫吸附線能很好地描述吸附平衡數(shù)據(jù)；纖維的吸附速