含氧含磷吸附分离材料的制备及性能研究

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吸附分离材料是功能材料的一个重要分支领域。近年来,随着吸附分离材料研究者的增多,吸附分离材料得到了极大的发展,应用范围也越来越广泛。吸附树脂及离子交换与螯合纤维具有良好的吸附性能,成为吸附分离材料领域的研究热点。本文采用了直接合成和化学改性的方法制备了含氧吸附树脂和含磷离子交换与螯合纤维,并研究其吸附性能,主要内容和结论如下:  (1)分别以间苯三酚(THB)和二氯甲基芳烃为单体,无水ZnCl2为催化剂合成了含氧多孔树脂TX和TC。通过红外光谱分析、比表面积测定、热重分析、扫描电镜等手段对其结构和形貌进行了表征,并研究了两种树脂对苯酚和苯胺的吸附性能。表征结果表明,该树脂为醚键型无定型态聚合物,热稳定性良好。两种树脂对苯酚和苯胺的吸附等温线和动力学曲线测定结果表明,两种树脂对苯酚的吸附为放热过程,对苯胺的吸附为吸热过程。对苯酚和苯胺的吸附动力学曲线均符合准二级动力学模型。树脂中存在的氧原子可以与苯酚和苯胺形成氢键作用,提高树脂对苯酚和苯胺的吸附速率,有利于其对苯酚和苯胺的吸附。  (2)以聚苯硫醚纤维(PPS)为基本骨架,对主链苯环进行氯甲基化反应、然后与亚磷酸三甲酯反应得到含磷酸酯的纤维,并通过盐酸水解得到磷酸纤维。利用红外光谱、元素分析、扫描电镜等手段对氯甲基化纤维(CMPPS)和磷酸纤维进行表征分析。并进一步考察该纤维对Li+、Mg2+共存条件下Mg2+的吸附选择性能。表征结果表明PPS纤维氯甲基化反应所得CMPPS纤维氯含量为17.18%。CMPPS纤维与亚磷酸三甲酯反应制得PPS基磷酸纤维的P含量可达5.23mmol/g。静态条件下,磷酸纤维对Li+、Mg2+混合溶液中Mg2+的吸附量可达89.45mg/g。对锂镁混合溶液中镁离子具有良好的吸附选择性。  (3)以聚苯硫醚纤维为基体材料,通过主链苯环上的氯甲基化、与六次甲基四胺反应后酸解制备了氨基化改性的AMPPS纤维,AMPPS纤维再与亚磷酸和三聚甲醛反应制得氨基磷酸纤维。探索了不同反应溶剂、温度、时间等条件对氨基化改性的影响。AMPPS纤维交换容量可达到3.86mmol/g。通过红外分析、元素分析、扫描电镜和能谱分析与等对纤维的结构和形貌进行表征,结果表明AMPPS纤维的制备过程中,氯甲基反应比较完全,残余量很少,反应程度较高。由AMPPS纤维制得的氨基磷酸纤维表面P元素含量为5.90%。反应后纤维仍然保持良好的外观形貌。
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