聚丙烯酸酯-苯乙烯微球制备及其吸附有机污染物的效能

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjuxy2001
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有机微污染物(Orginc micro-pollutants,OMPs)已经成为世界范围内亟需解决的环境问题之一,其化学结构稳定、自然环境中半衰期长、对水生动植物有一定毒性,严重影响水环境和饮用水水质安全。基于吸附技术绿色环保、简便高效的优点,研发具有高吸附容量和再生效率的新型吸附材料有助于解决水环境中有机污染物的问题。聚合物微球(Polymeric microspheres,PMs)是一种以单体或聚合物为原料聚合而成的微纳米级球形高分子聚合物材料,具有高比表面积、结构可控、表面官能团可修饰等优点,在新型吸附材料研发的领域有很好的前景。本论文以丙烯酸酯类和苯乙烯类单体为原料,用沉淀聚合法制备了聚丙烯酸酯-苯乙烯微球。将该聚合物微球作为吸附剂,利用氢键作用、π-π堆积作用来吸附水中的OMPs。在选择目标物时,基于PMs对水中OMPs的吸附机理,选取分子结构带有羟基、氨基、苯环或杂环的有机物作为模型化合物。本研究选取的模型化合物有:阿特拉津(ATZ)、苯酚、2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、2,4-二溴苯酚(2,4-DBP)、2,6-二氯苯酚(2,6-DCP)、磺胺甲恶唑(SMX)、雌二醇(E2)和双酚A(BPA)。探究了聚丙烯酸酯-苯乙烯微球对水中OMPs的吸附性能和吸附机理,将PMs与常规吸附剂活性炭进行吸附性能比较,并对PMs在水处理中的应用做了初步的尝试。用沉淀聚合法制备了聚丙烯酸酯-苯乙烯微球,对合成PMs的制备条件和原料配比进行优化,确定最佳反应条件。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)对PMs表面形貌和结构组成进行表征,探究交联剂中丙烯酸酯类和苯乙烯类单体的配比对PMs的形貌、官能团组成等理化性质的影响。对PMs吸附水中OMPs的过程进行热力学和动力学分析,探究PMs的吸附性能。结果表明:PMs吸附水中OMPs符合准二级动力学模型,热力学符合Langmuir模型和Temkin模型。PMs对阿特拉津(ATZ)、2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、2,6-二氯苯酚(2,6-DCP)、磺胺甲恶唑(SMX)、雌二醇(E2)和双酚A(BPA)的理论最大吸附量分别为:119.6mg/g、85.28mg/g、62.39mg/g、39.95mg/g、163.0mg/g和120.89mg/g。本研究采用荷兰厂家诺芮特生产的椰壳活性炭与PMs吸附水中OMPs的能力进行比较,结果表明:PMs对阿特拉津(ATZ)、2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、磺胺甲恶唑(SMX)、雌二醇(E2)和双酚A(BPA)的吸附效能均不同程度高于椰壳炭,且吸附过程几乎不受水中腐殖酸的影响。用一定体积分数的乙醇和Na OH溶液对PMs进行再生,结果表明:乙醇对PMs有良好的再生性能,重复循环使用6次以后PMs的吸附效能依然保持最初的93%左右。
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