论文部分内容阅读
聚丙烯无纺布具有力学强度高、孔隙率大，来源广泛、价格低廉等优点，广泛应用于服装、医疗卫生和空气过滤等领域。但由于丙纶大分子链结构规整、结晶度高、缺乏极性基团、表观孔径偏大，无法直接应用于染料废水的过滤分离处理。据不完全统计，我国印染废水排放量约为3-4×10~6m~3/d，其中COD浓度高达2000mg/L。因此，印染废水的综合治理已成为一个急需解决的问题。本论文利用紫外照射引发技术，将两种阳离子单体，甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵（MAPTAC）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）进行自由基聚合接枝到丙纶纤维表面，赋予丙纶无纺布对酸性染料吸附分离功能，并对模拟染料废水进行吸附分离处理。采用红外光谱仪、热失重分析仪和扫描电镜等测试手段分别探讨接枝物组成、微观结构与形态，使用电子万能试验机分析了接枝改性无纺布的力学性能，考察了接枝无纺布透水性，使用紫外可见光分光光度计评价改性无纺布对弱酸性红GN水溶液的吸附分离作用。得出如下重要结论；（1）采用紫外光引发和溶液自由基聚合接枝的方法，将阳离子单体成功地接枝到丙纶纤维表面。最佳接枝工艺条件是单体浓度30%-40%，光敏剂浓度1.0%，交联剂浓度为2.7%，吐温浓度为1.5%，光照时间为30min，接枝率在100%左右。（2）采用水/丙酮混合溶剂时，丙酮含量较少时，引发剂和交联剂溶解效果不好、接枝率较低；丙酮含量较高时，接枝过程中容易出现凝胶。采用水/乙醇混合溶剂时，引发剂和交联剂溶解效果好，接枝率高且不易产生凝胶。（3）接枝改性后无纺布的亲水性大大提高，最大吸水率可达130%。接枝丙纶无纺布初始热失重温度降低，但接枝改性过程未造成PP主链明显降解，改性无纺布拉伸断裂强力下降40%左右。（4）随着接枝率的增加，MAPTAC改性接枝布的水通量急剧下降。当接枝率为89.6%和压力为0.02MPa时，接枝布的纯水通量降为500L/m~2h。过滤压力增加，纯水通量上升。当过滤溶液由酸性变换到碱性时，接枝布水通量降低。但高接枝率时，接枝布水通量与水溶液酸碱性关系不大。溶液中存在高浓度强电解质时，接枝布水通量的水通量与中性水溶液类似。（5）接枝改性布对阴离子染料有良好的吸附性能。染料溶液的温度升高，接枝布接枝率增加，染料浓度增大，都有利于染料吸附，去除率增大。对于接枝率为89%的织物，当吸附温度为50℃时，40min时的去除率已达到92%，吸附120min左右基本达到平衡，去除率为99%。对浓度为100mg/L的弱酸性红GN染料的去除率均大于99%。（6）静态吸附时，等温平衡吸附遵循Freundlich方程；动态吸附过程遵循Lagergren准二级动力学方程。动态吸附时，对10mg/L弱酸性红GN染料模拟废水的吸附分离处理时，总量高达3500ml染料废水的去除率近似100%。（7）吸附染料的改性织物可用阳离子表面活性剂/有机溶剂、去离子水超声波解吸。重复吸附10次，每次吸附率仍达99%以上，说明改性后的织物可以重复使用。（8）当DMDAAC浓度为40%，光敏剂1.0%，交联剂2.7%，光照30min，接枝率可达45%。当V(DMDAAC):V(MAPTAC)体积比为1:1时，接枝率可达到92.6%。当纯DMDAAC接枝率为35%，20mg/L染料废水的去除率为45%。而当DMDAAC:MAPTAC体积比为3:1时，接枝率为60%，20mg/L染料废水去除率接近70%。本论文的特色与创新之处在于：（1）用紫外光引发自由基聚合的方法，成功地将阳离子单体（MAPTAC和DMDAAC）接枝到聚丙烯无纺布表面，制备出的接枝改性布对阴离子染料有优异的过滤吸附分离功能（已申请国家发明专利）。（2）当接枝改性丙纶无纺布的接枝率为89.6%、过滤压力为0.02MPa时，PP-g-MAPTAC接枝布的纯水通量为500L/m2h，而酚酞基聚芳醚酮超滤膜((PEK-C)在0.4MPa压力下纯水透过通量为220L/m2h。即接枝改性无纺布水通量一般大于超滤膜的水通量。本实验制得的PP-g-MAPTAC织物对弱酸性红GN染料吸附分离作用显著优于超滤膜。再生效率高，可重复使用。