丙烯酸-丙烯酰胺改性黃原膠制備高吸水樹脂及性能研究.pdf

1、黃原膠是淀粉發(fā)酵產(chǎn)物之一，是一種來(lái)源廣泛而且能自然降解的可再生資源，利用黃原膠與丙烯酸、丙烯酰胺等含乙烯基和酰胺基單體接枝制備高吸水性樹脂，使產(chǎn)物同時(shí)具有黃原膠的抗鹽性以及丙烯酸和丙烯酰胺等單體共聚物的吸水特性，改善了吸水樹脂的性能；再加上用廉價(jià)的凹凸棒黏土作為添加物，可以大大降低成本。在石油化工、建筑材料、電子行業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生等多方面的實(shí)際應(yīng)用中具有優(yōu)異的性能。
　　 通過(guò)以黃原膠為原料，丙烯酸及丙烯酰胺為接枝單體，并添加凹凸棒

2、黏土用于改性，采用溶液聚合法合成的丙烯酸/丙烯酰胺改性黃原膠高吸水樹脂，初步研究了聚合機(jī)理，并用現(xiàn)代分析手段對(duì)高吸水樹脂進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。將XG-g-AA/AM作為一種新型的吸附劑，考察了其對(duì)金屬離子的吸附性能，研究了吸附后結(jié)構(gòu)與性能的變化，初步探討了高吸水樹脂吸附過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，同時(shí)討論了其吸附機(jī)理。
　　 主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　 (1)采用溶液聚合法制備凹凸棒/黃原膠改性高吸水性樹脂，通過(guò)正交試驗(yàn)和單因

3、素實(shí)驗(yàn)的方法考察了合成XG-g-AA/AM的最佳工藝條件，利用紅外光譜儀、X射線衍射儀和綜合熱分析儀對(duì)改性產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，溶液聚合法制備黃原膠改性高吸水性樹脂的較佳工藝條件為：黃原膠與單體(AA/AM)的配比為1:5:1，溫度70℃，交聯(lián)劑的用量0.06％，過(guò)硫酸銨用量1.0％，丙烯酸中和度為70％，凹凸棒黏土用量3.0％。在較佳條件下制得的高吸水性樹脂具有較好的性能，其吸水倍率為827g/g，鹽水（0.9％ NaCl溶液

4、）吸收倍率為109g/g，吸水后凝膠強(qiáng)度較好。同時(shí)所合成的高吸水樹脂吸液速率適中，而且具有良好的保水性。
　　 (2)通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)方法考察了pH、時(shí)間等對(duì)XG-g-AA/AM吸附性能的影響，研究了在不同溫度下改性產(chǎn)物的吸附行為，并根據(jù)吸附等溫線研究了其吸附熱力學(xué)性質(zhì)，利用紅外光譜儀和X射線衍射儀對(duì)吸附產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，研究了吸附機(jī)理。結(jié)果表明，溶液的pH、吸附時(shí)間和C0對(duì)吸附性能有較大的影響，吸附的最佳pH、時(shí)間和C0分別為6

5、.5、8h和0.16mol/L。吸附溫度對(duì)吸附性能的影響較小，可在常溫下進(jìn)行，在上述條件下，XG-g-AA/AM對(duì)Pb2+的吸附量可達(dá)1.9569mmol/g。XG-g-AA/AM對(duì)Pb2+的吸附行為符合Freundlich等溫吸附方程，吸附是自發(fā)的、吸熱的、熵增加的過(guò)程。XG-g-AA/AM主要通過(guò)物理吸附和配位吸附方式吸附Pb2+，Pb2+可與XG-g-AA/AM分子鏈上帶負(fù)電荷的葡萄糖醛酸和丙酮酸群等陰離子基團(tuán)發(fā)生強(qiáng)烈的靜電作用，

6、還可與N、O形成配位鍵，吸附Pb2+后XG-g-AA/AM的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，結(jié)晶度下降。
　　 (3)研究了XG-g-AA/AM對(duì)Zn2+的靜態(tài)吸附行為，并根據(jù)吸附等溫線研究了吸附熱力學(xué)性質(zhì)，分析了吸附動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，利用紅外光譜儀和X射線衍射儀對(duì)吸附產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，討論了吸附機(jī)理。結(jié)果表明，在研究的濃度范圍內(nèi)，XG-g-AA/AM對(duì)Zn2+的吸附行為既符合Langmuir等溫吸附方程又符合Freundlich等溫方程，吸附是自發(fā)