PP-St-DVB基强酸离子交换纤维制备工艺优化及其应用研究

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离子交换纤维是一种新型功能高分子材料。与传统颗粒状离子交换材料相比,它具有传质距离短,外比表面积大,吸附解脱速率快等优势。其中强酸离子交换纤维具有广泛的适用性和优异吸附性能,已被广泛应用到水软化、环境保护、资源的回收和利用等方面。但是,由于工业化生产成本太高,这严重制约着强酸离子交换纤维的推广。  本文在原有制备工艺基础上提出了对强酸离子交换纤维制备工艺的优化改进。第一步,60Co-γ射线预辐射PP纤维引发共聚反应接枝苯乙烯和二乙烯基苯制备PP-St-DVB纤维;第二步,用氯磺酸磺化PP-St-DVB纤维制备PP-St-DVB基强酸离子交换纤维。预辐射接枝制备PP-St-DVB纤维均聚物含量低,工艺可控性强;氯磺酸磺化接枝纤维效率高,几乎可以与接枝物中苯环等摩尔量反应,废酸量少。制备出的PP-St-DVB基强酸离子交换纤维交换容量高、机械强度高、化学稳定性好,生产成本低。用FTIR、SEM、TG-DTG、元素分析和化学滴定法对所制备强酸离子交换纤维的化学结构、热稳定性、元素含量、交换容量进行表征。结果表明,在270℃下磺酸基团不会脱落,热稳定性良好,最高交换容量达到3.50mmol/g.  本纤维对废水中氨氮表现出优良的吸附性能,最大静态吸附量达到36.6mg/g,其对废水中氨氮的吸附机理更符合Freundlich等温吸附模型。本纤维对氨氮吸附速率非常快,20分钟能够达到吸附平衡。其动力学吸附模型能够良好吻合准二级动力学模型。经过6次吸附和洗脱实验循环,15min内再生率达到80%以上,且吸附容量没有变化,在处理氨氮废水中有良好的工业化应用前景。
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