基于過氧化氫氧化聚苯胺-纖維素纖維復合材料的制備與性能研究.pdf

1、原位化學聚合法是制備聚苯胺/纖維素纖維復合材料最常見的方法，但該方法在環(huán)境友好性方面存在嚴重不足，主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)氧化劑的還原產(chǎn)物影響了廢液的回收再利用。為克服上述弊端，本論文采用過氧化氫這一綠色氧化劑，運用三氯化鐵/過氧化氫催化氧化原位聚合法制備了聚苯胺/纖維素纖維復合材料（PAn/CF①型和PAn/CF②型），分別利用沉積在纖維素纖維上的聚苯胺的導電性和還原性，將該復合材料應用于抗靜電包裝材料和去除水體六價鉻兩個方面，確定了應用在上述

2、領域的復合材料的最佳制備工藝條件，討論了外部條件對其去除水體六價鉻過程的影響，采用多種等溫吸附模型和動力學模型對這一過程的實驗數(shù)據(jù)進行擬合，確定了反應過程的熱力學參數(shù)，同時與采用傳統(tǒng)的過硫酸銨為氧化劑制備的聚苯胺/纖維素纖維復合材料（PAn/CF③型）的去除水體六價鉻的性能進行了全面的對比分析，主要研究內(nèi)容及結論如下:
　　1.在氮氣保護條件下，以三氯化鐵為催化劑、過氧化氫為氧化劑、鹽酸為摻雜劑，制備具有良好導電性能的聚苯胺沉積型

3、導電紙，解決了在酸性條件下過氧化氫氧化能力弱的問題。其最佳制備工藝條件為:過氧化氫與苯胺單體的摩爾比為1mol/mol;鹽酸濃度為1mol/L;反應時間為2h;催化劑用量為0.15 mmol/L;苯胺單體用量為6g/L;反應溫度為室溫。該條件下制備的導電紙的表面電阻和體電阻分別為:320KΩ和25KΩ，完全符合作為抗靜電包裝材料的標準。
　　2.探索聚苯胺/纖維素纖維復合材料去除水體六價鉻的性能，確定了三氯化鐵/過氧化氫催化氧化原

4、位聚合法的最佳工藝條件:反應溫度為40℃;過氧化氫與苯胺單體的摩爾比為2mol/mol;鹽酸濃度為1mol/L;反應時間為1.5h;催化劑（三氯化鐵）用量為0.15mmol/L;苯胺單體用量為4g/L;漿濃為1％。確定了以過硫酸銨為氧化劑制備過程的最佳工藝條件為:反應溫度為25℃;過硫酸銨與苯胺單體的摩爾比為0.8mol/mol;鹽酸濃度為1mol/L;反應時間為2h;苯胺單體用量為4g/L;漿濃為1％。對比兩類纖維復合材料的貯存穩(wěn)定性

5、發(fā)現(xiàn):在水相中貯存48小時，兩類纖維復合材料都保持了較好的貯存穩(wěn)定性，對水體六價鉻的去除率仍都能維持在93％以上。在空氣中儲存35天，PAn/CF②型和PAn/CF③型對六價鉻的去除率分別維持在84.32％和91.26％，降幅分別為11.6％和6.7％。
　　3.聚苯胺/纖維素纖維復合材料對水體六價鉻的去除是一個還原吸附過程，該過程對六價鉻的處理效果主要由溶液的pH值、六價鉻的初始濃度、纖維復合材料用量以及吸附反應時間決定。還原吸

6、附過程所需的反應時間很短，在10min內(nèi)，聚苯胺/纖維素纖維復合材料就可實現(xiàn)對水體六價鉻的全部去除，纖維素纖維對三價鉻的吸附為整個過程的控制步驟;六價鉻初始濃度為400mg/L時，PAn/CF②型和PAn/CF③型復合材料對六價鉻的吸附量達到飽和值，分別為15.66mg/g和19.11mg/g。
　　4.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分別與不同類型的等溫吸附模型及吸附動力學模型進行擬合，可確定:Langmuir等溫吸附模型對實驗數(shù)據(jù)的擬合度最高，根

7、據(jù)模型計算出的復合材料對水體六價鉻的飽和吸附量分別為16.44mg/g和19.85mg/g，與實驗值十分接近。準二級動力學模型與實驗數(shù)據(jù)擬合效果最佳，根據(jù)擬合結果發(fā)現(xiàn):隨著溫度和六價鉻初始濃度增加，反應速率下降，而隨著復合纖維用量增加，反應速率升高;經(jīng)吸附熱力學分析，發(fā)現(xiàn)PAn/CF②型纖維復合材料對六價鉻的去除過程屬于放熱反應(ΔH=-2.30KJ/mol);而PAn/CF③型纖維復合材料對六價鉻的去除過程屬于吸熱反應(ΔH=3.62