论文部分内容阅读
重金属离子对地球上生物的健康有着很大的影响,铅、汞、镉等重金属离子微量即可造成人类很大伤害,因此重金属离子的去除与回收意义重大且值得研究。本论文以羟基磷灰石(HAp)为主要重金属吸附剂,利用海藻酸钠(SA)与聚乙烯醇(PVA)共混纤维为载体,采用湿法纺丝制备SA/PVA/HAp复合纤维,针对SA/PVA/HAp复合纤维制备工艺进行研究,通过正交实验法和单因素法探讨SA/PVA/HAp复合纤维制备过程中纺丝液浓度、SA与PVA质量之比、凝固浴浓度、凝固浴温度、纺丝头牵伸比和HAp含量等因素对SAPVA/HAp复合纤维强力和镉离子吸附量的影响。当纺丝液高分子溶质质量分数为6%、SA与PVA质量比为4：1、凝固浴CaCl2质量分数为2%、凝固浴温度在60℃、出丝头牵伸比为2倍时制备的复合纤维吸附量最大,镉离子溶液浓度约为614mg/L时,吸附量为198mg/g。通过红外光谱、扫描电镜、强力测试、密度测试等手段对SA/PVA/HAp复合纤维进行结构和性能分析。复合纤维中HAp和SA发挥吸附作用。HAp均匀分布于复合纤维中。SA/PVA/HAp复合纤维最佳吸附工艺纤维断裂强度为4.32cN/dtex。SA/PVA/HAp复合吸附纤维吸附镉离子吸附速度较快,7.5分钟左右达到半吸附平衡,吸附动力学和热力学拟合结果表明其吸附符合假二动力学,吸附行为更符合Freundlich热力学,SA/PVA/HAp复合吸附纤维吸附镉离子为物理吸附过程,属于吸热过程,随着温度的升高吸附能力加强。无机酸解吸剂盐酸(HCl)和络合剂二乙基三胺五乙酸(DTPA)为良好的解吸剂。HCl最佳解吸浓度为100mmol/L,DTPA为10mmol/L.在连续吸附解吸过程中,当HCl为解吸剂时吸附量与解吸量逐渐下降,最终保持在首次吸附量、解吸量的50%；当DTPA为解吸剂时吸附量与解吸量在前三次能够保持为原先的50%,之后逐渐下降。纤维断裂强度在经过吸附解吸之后提升。在最佳吸附量工艺条件的基础上,为增加纤维强力与吸附能力,在纺丝液中分别加入交联剂戊二醛和制孔剂聚乙二醇制备交联复合纤维和孔状复合纤维。当纺丝液中交联剂戊二醛质量分数为1%时,纤维断裂强度和断裂伸长率分别增加1倍和3倍,而吸附量降低到原先的75%。在增加制孔剂聚乙二醇浓度为10%的情况下,纤维的吸附量增加到原先2倍,吸附速率增加,半吸附平衡时间减少。