煤聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂的制备及性能研究

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1、分类号：X703密级：硕士学位论文煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂的制备及性能研究StudyonPreparationandPerformanceoftheCoal/PEICrosslinkedCompositeChelatingAdsorbent申请人姓名：王艺指导教师：刘转年（校内）孙长顺（校外）专业名称：环境工程研究方向：污染治理材料西安科技大学二〇一五年六月学位论文诚信声明书本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得的研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外

2、，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学位论文作者签名：日期：学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：在校期间所做论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅；学校可以公布本学位论文

3、的全部或部分内容并将有关内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日论文题目：煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂的制备及性能研究工程领域：环境工程硕士生：王艺（签名）指导老师：刘转年（校内）（签名）孙长顺（校外）（签名）摘要重金属污染已成为当今最为严重的问题之一，直接危害人类和生物的健康。目前最常用的的方法为吸附法。为了解决目前螯合剂无法兼备良好强度与螯合特性的问题，本文以球磨后的褐煤超微煤粉、聚乙烯亚胺

4、(PEI)为原料制备出一种新型煤/PEI交联复合螯合吸附剂。变质程度较低的褐煤被选择做为研究原材料，利用高能球磨制得超微煤粉，通过反应将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到超微煤粉表面，并使其交联成型制得煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂。该反应分为两部进行：接枝和交联。接枝阶段考察了以下因素：接枝方法、偶联剂的种类和用量以及接枝反应的时间和温度；交联阶段考察了：交联剂的种类和用量，交联反应的时间和温度等因素。采用单因素法，根据重金属离子的吸附量情况来确定出最佳的制备工艺。考察了最佳条件下制备的煤/PEI交联复合螯合

5、吸附剂2+2+2+分别对重金属离子Pb、Cu、Cd吸附动力学和等温线，并进行线性拟合。结果表明，煤/PEI交联复合螯合吸附剂的最佳制备工艺及参数为：接枝反应阶段：通过机械力偶联方式利用KH550制得改性煤粉，KH550用量为煤粉质量的3%；接枝温度为40℃，时间为4h，煤粉与PEI质量比为30:1；交联反应阶段：在碱性条件下，选2+2+择环氧氯丙烷作为交联剂，交联温度、时间分别为40℃和3h。对重金属离子Cu、Pb、2+-1-1-1Cd吸附量分别为59.88mg•g，48.54mg•g，40.24mg•g

6、，且均符合二级动力学和Langmuir等温式。对褐煤煤粉、接枝产物、终产物以及吸附重金属离子的物理、化学结构和性质的分析表征主要采用工业元素分析、红外光谱分析（FTIR）、扫描电镜（SEM）、N2吸附等方式，以确定制备以及吸附机理。-1-1-1褐煤煤粉的主要吸收峰为：在2920cm、1457cm、803cm附近为-CH2振动吸收-1-1峰，1035cm为Si-O对称伸缩振动峰，1618cm附近为C-N-H的弱振动吸收峰。比较接枝煤粉的红外光谱图与褐煤煤粉的红外光谱图可以看出，C-N-H的振动吸收增强。-1

7、因此可以确定聚乙烯亚胺（PEI）接枝到煤粉表面。终产物主要吸收峰为：2870cm和-1-11475cm处为C-H键的伸缩振动，3100cm处的较大宽峰位-COOH与C-H键共同形成，-1-11250cm处为芳烃中C-H吸收峰，1650cm处的强烈吸收峰为C=O伸缩振动。吸附重-1-1-1金属离子后的主要吸收峰为：3417cmN-H伸缩振动，1629cmN-H弯曲振动，1400cm强峰明显，为C-N伸展酰胺。通过峰值的出现、消失和振动的增强和减弱过程可以看出煤/聚乙烯亚胺交联复合螯合吸附剂（终产物）对重金属

8、离子具有良好的吸附性能，同时推断出制备及吸附反应机理。扫描电镜（SEM）图谱可以清晰看到褐煤及终产物的表面结构分布，N2吸附确定褐煤、终产物以及吸附后的孔容、空面积和孔径之间的关系。关键词：褐煤；聚乙烯亚胺（PEI）；重金属离子；螯合吸附研究类型：应用研究Subject:StudyonPreparationandPerformanceoftheCoal/PEICrosslinkedCompositeChelatingAdsor