杯[4]吡咯改性磁性吸附材料的制备及应用研究

来源 :西南石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoyaya310
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随着社会的不断发展,工业也得到迅速的发展,伴随着工业的发展而带来的一系列环境问题越来越受到了人们的关注。其中,化妆品制造、皮革处理、金属部件镀铬等工业可能带来的Cr(Ⅵ)超标问题,如果不能得到及时的解决,将会对人类的身体健康和环境的生态稳定造成极大的危害。因此,寻求高效率的Cr(Ⅵ)去除方法,一直受到研究人员的普遍关注。常见的除Cr(ⅥI)方法有生物吸附法、化学沉淀法、离子交换法以及吸附法等,其中吸附法因其操作方法简便,操作设备也简单以及处理成本低等优点而得到广泛的应用。在众多的吸附材料中,磁性吸附材料因为其独特的磁特性使其易于分离和不易产生二次污染而得到研究者的高度重视。针对已报道的磁性吸附材料对Cr(Ⅵ)的吸附量普遍比较低的问题,本论文拟将Fe304的优点与杯[4]吡咯的优点相结合,制备出单位质量吸附量较大的新型磁性吸附材料。本论文的主要研究内容包括以下几个方面:1.以乙酰乙酸乙酯、丙烯酸乙酯、吡咯和环己酮为反应原料制备出了甲基-三环己基杯[4]吡咯丁酸(CPBA),并通过红外、质谱和核磁对其进行了结构表征,考察了合成过程中反应原料比、催化剂用量、反应溶剂和溶液pH值等因素的影响,优化了实验条件;2.使用硝酸铁和苯胺为反应原料制备出了表面胺基化的PANI-Fe304,利用胺基与CPBA上的羧基发生缩合反应,制备得到了杯[4]吡咯改性的磁性吸附材料CPBA/PANI-Fe304,并通过红外、X射线衍射、透射电镜对其进行了表征,确认其表面含有酰胺键和吡咯环,它的晶型结构与Fe304相符,颗粒尺寸在100-110nm之间,并对其进行了比表面积和元素分析,其比表面积为11.9566 m2.g-1,根据元素含量计算CPBA键合在CPBA/PANI-Fe3O4上的质量百分含量为1.24%;3.系统地考察了 CPBA/PANI-Fe3O4吸附材料对Cr(Ⅵ)的吸附情况,通过实验筛选,最优化的吸附条件为溶液pH为2,以200r.min-1的振荡速度振荡吸附,其单位质量吸附量能够达到265.93mg.g-1,明显高于文献报道的其他吸附方法。对吸附过程的动力学与热力学行为进行了研究,发现CPBA/PANI-Fe304吸附Cr(Ⅵ)的过程适用于准二级动力学模型和Langmuir模型进行描述,吸附过程的AGθ<0,△Hθ>0,此过程为自发的吸热反应过程;4.并对吸附过程中共存离子的干扰情况进行了考察,发现Cl-、NO3-、SO42-、SCN-和PO43-均不会对吸附过程造成影响。
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