聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺-膨潤土復(fù)合材料的吸附性能研究.pdf

1、采用高分子有機陽離子聚合物改性膨潤土，是近年來膨潤土有機改性研究的新熱點。本課題利用膨潤土在水中易膨脹、具有離子交換等特性，選擇聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺（EPI－DMA）聚合物作為插層劑，采用液相插層的方法，將其嵌入到膨潤土納米層間而制得EPI-DMA/膨潤土；對EPI－DMA/膨潤土吸附污染物的性能進行了研究；為了進一步提高其吸附能力，進行了改性方法的新探，研究了不同改性方法制得的EPI－DMA/膨潤土吸附水體中污染物的差異。本論文主要包括

2、以下四個部分： 1．以工業(yè)聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺（EPI-DMA）和鈉基膨潤土為原料，采用“有機聚合物溶液直接插入法”制備了EPI-DMA/膨潤土，用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）和X射線衍射（XRD）研究了其表面結(jié)構(gòu)形貌，測得了EPI-DMA/膨潤土的飽和陽離子聚合物含量大約為100 mg/g，此時其比表面積為20．5㎡/g，Zeta電位為+10 mV以上。 2．研究了EPI-DMA/膨潤土對模擬廢水中苯酚、對

3、氯苯酚的吸附特性。本文通過靜態(tài)吸附試驗，研究了投加量、吸附時間、pH值對處理效果的影響，探討了EPI-DMA/膨潤土對苯酚、對氯苯酚的吸附動力學(xué)、吸附熱力學(xué)，并計算了有關(guān)的熱力學(xué)參數(shù)。 結(jié)果表明在相同的吸附條件下，EPI-DMA/膨潤土對苯酚、對氯苯酚的吸附效果大大高于沒經(jīng)過改性的原土，對污染物的吸附能力依次為：苯酚>對氯苯酚。pH對EPI-DMA/膨潤土吸附酚類污染物的能力有較大影響，在酸性條件下的吸附效果遠遠好于堿性條件。

4、EPI-DMA/膨潤土吸附酚類的速率較快，前10 min的吸附量增加最為明顯，30 min后，吸附基本達到平衡。偽二級動力學(xué)吸附模式和Freundlich、D-R等溫吸附模式能很好的描述EPI-DMA/膨潤土對苯酚、對氯苯酚的吸附。EPI-DMM膨潤土對苯酚、對氯苯酚的吸附焓變△H<0，都是放熱反應(yīng)；|△H|<30 KJ/mol，屬于物理吸附：△G>0，吸附不屬于自發(fā)反應(yīng)。 3．研究了EPI-DMA/膨潤土對Cr（Ⅵ）的吸附特

5、性?？疾炝送都恿俊H值、吸附時間等不同吸附條件下，EPI-DMA/膨潤土對Cr（Ⅵ）的吸附。實驗結(jié)果表明，膨潤土經(jīng)陽離子聚合物EPI-DMA改性處理后，吸附Cr（Ⅵ）的能力提高了5倍以上。膨潤土中的有機物負載量、EPI-DMA/膨潤土的投加量、溶液pH值、溫度、振蕩時間對其吸附Cr（Ⅵ）的性能均有一定的影響。陽離子聚合物負載量分別為99．6 mg/g的EPI-DMA/膨潤土，在20℃、pH=4．0的溶液中、投加量為10 g/L、反應(yīng)1

6、20 min時，對Cr（Ⅵ）的吸附量分別為0．71 mg/g。偽二級動力學(xué)吸附模式和Langmuir等溫吸附模式能很好的描述EPI-DMA/膨潤土對Cr（Ⅵ）的吸附。EPI-DMA/膨潤土對Cr（Ⅵ）的吸附焓變△H<0，△G>0，說明吸附是非自發(fā)的放熱反應(yīng)，|△H|<30 KJ/mol，反應(yīng)屬于物理吸附。 4．改性方法新探：以二甲胺、環(huán)氧氯丙烷、乙二胺和鈉基膨潤土為原料采用“單體插入-層間聚合法”制得了一系列EPI-DMA/膨

7、潤土，研究了二甲胺投加量、環(huán)氧氯丙烷和二甲胺的摩爾比、乙二胺投加百分比、反應(yīng)溫度、聚合時間等因素對制得的EPI-DMA/Bt吸附性能的影響。實驗結(jié)果表明，當二甲胺投加量為膨潤土陽離子交換容量的4倍（3mmol/g膨潤土），n（環(huán)氧氯丙烷/二甲胺）=1，m（乙二胺/環(huán)氧氯丙烷+二甲胺）=2％，反應(yīng)溫度為65℃，聚合反應(yīng)時間為3 h時，合成的EPI-DMA/Bt的有機負載量為100 mg/g左右，對活性翠蘭的脫色率達90％以上，對Cr（Ⅵ）