论文部分内容阅读
冶炼、化工等工业生产过程中会产生大量的硫酸根废水,且硫酸根浓度高,如不经处理排放,会对生态环境和人体产生严重的危害。本文以间苯二胺为单体,过硫酸铵-双氧水为复合氧化剂,通过化学氧化聚合,得到具有不同氧化程度的聚间苯二胺高分子吸附材料,系统考察了不同因素对合成反应的影响；研究了聚合产物对水体中硫酸根离子的吸附性能,并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X衍射光电子能谱(XPS)等表征手段对吸附机理进行了探讨。研究成果有：(1)利用环氧氯丙烷及多胺对聚间苯二胺改性,在一定程度上降低了胺化聚间苯二胺产物在酸性水溶液和乙醇等五种有机溶剂中的溶解性并提高了其在40-250℃范围内的热稳定性。相比原聚间苯二胺,胺化改性后的聚间苯二胺脱除硫酸根离子的性能在相同吸附条件下提高了17%以上；吸附量增加了50mg/g,达到187.5mg/g。(2)以过硫酸铵-双氧水复合氧化剂制备聚间苯二胺是通过加入过硫酸铵对间苯二胺单体溶液进行预氧化,再加入Fe2+及双氧水溶液,以实现聚间苯二胺的氧化合成。复合氧化合成产率最高达到86.3%,高于已有的化学氧化合成的产率；且复合氧化法使用双氧水代替过硫酸铵,大幅减少了过硫酸铵的使用量,降低了聚间苯二胺的合成成本,减少二次污染。(3)红外、XPS等分析表明,通过改变两种氧化剂的用量,可在较大范围内调控合成的聚间苯二胺的氧化程度,有利于聚间苯二胺在不同领域中应用。(4)复合法合成的聚间苯二胺在脱除硫酸根离子时,溶液初始pH越低,越有利于硫酸根离子的脱除,对于低浓度的硫酸根离子废水(<500mg/L),脱除率在95%以上,根据Langmuir等温线拟合计算可知,复合法制备的聚间苯二胺对硫酸根离子的吸附容量可达到257.5mg/g,远优于目前已报道的硫酸根吸附剂。氨水可有效的将吸附在聚间苯二胺上的硫酸根离子解吸,十次循环利用中解吸率均达到93%以上,十次累积吸附量达到1398mg/g。(5)硫酸根吸附机理研究表明,在酸性条件下,聚间苯二胺主要依靠亚胺基团的质子化作用(或掺杂)吸附硫酸根离子。反应发生时,醌环亚胺被质子化后部分转变为质子化态的苯式仲胺,参与吸附。解吸时加入碱性溶液可中和参与掺杂的质子酸,实现高效再生聚间苯二胺吸附剂。