基于聚丙烯腈的新型螯合纤维的制备与其吸附性能.研究

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2、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：毵毪私签字日期：2‘]Dg年6月弓日导师躲j渤第一章绪论吸附是一种表面现象，在流体(气或液)与固体表面(吸附剂)相接触时，流一固之间的分子作用引起流体分子(吸附质)浓缩在表面。对一流体混合物，其中某些组分因流一固之间的分子作用力较大而优先得到浓缩，产生选择吸附，实现分离。根据吸附质与吸收剂表面分子间结合力的性质，可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附由吸附质与吸附剂分子问引力所引起，结合力较弱，吸附热较小，容

3、易脱附。化学吸附则由吸附质与吸附剂间的化学键所引起，犹如化学反应，吸附常是不可逆的，吸附热通常较大。吸附性高分子材料作为新一代的高效吸附材料近些年来得到很大的发展。其应用范围已扩大到分析化学、有机化学、无机化学、物理化学、环境化学等重要领域及许多新兴边缘科学中并广泛应用于实际生产生活的方方面面。因此，吸附性高分子材料的合成及性能研究不仅具有重要的理论意义，而且具有巨大的实际应用价值。近年来，合成高分子吸附剂的研究和发展很快，涌现出大量具有高吸附容量、高选择性的合成吸附材料。比如，各种离子交换树脂已经在离子色谱分离、有机催化反应、食品工业等

4、方面得到广泛应用【l。3】；带有各种配位基团的高分子螯合剂成为利用络合作用消除重金属污染、富集分离贵重金属并广泛用于环境保护、物质分离、化学分析的重要材料之一【4J。吸附性高分子材料在有机分子的分离富集方面也有着广泛的应用。合成的具有吸附分离功能的高分子材料主要包括螯合树脂和新型吸附分离功能纤维。螯合树脂的研究比较早，已有一些综述【5刁】就合成方法、性能测试、螯合基团的设计等方面作了总结。但是螯合树脂的比表面积较小，吸附速率常常比较小；树脂对水溶液离子的结合速率和可渗透性不如纤维的好；对于痕量元素来说，树脂一般具有较慢的吸附速度和较苛刻的

5、解吸条件。吸附功能纤维是纤维状的吸附剂，比颗粒状的树脂具有更多的优点。首先，是它的纤维状态，决定了它的比表面积比颗粒状的大得多，使其与吸附质具有较大的接触面积和对流体有较小的阻力，造成了有利的吸附和再生空间，因此，其吸附效率高、吸附速度快、总吸附容量高。其次，可以将吸附功能纤维制成织物、纤维纸、泡沫纤维、中空纤维等多种形态，满足各种不同工艺的需要。再次，吸附功能纤维的强度和韧性都较好，具有耐强碱、耐溶剂、耐热等性能。由于具有以上特点，吸附功能纤维的用途越来越广，收效越来越显著。第一章绪论吸附功能纤维是一类具有吸附功能的纤维状吸附剂。根据吸

6、附行为特征，吸附功能纤维可分为活性碳纤维、离子交换纤维、螯合纤维、氧化还原纤维【8。11】等几类。吸附功能纤维是环境材料的重要组成部分112】，这类材料对缓解自然资源过渡消耗和环境污染，促进人类社会经济的可持续发展具有重要的现实意义。活性碳纤维(ActivatedCarbonFiber，ACF)是有机纤维经高温碳化活化制备而成的一种多孔纤维状吸附材料。活性碳纤维是20世纪60年代随着碳纤维工业的发展而发展起来的。日本和苏联在这方面开展了大量的研究和开发应用。我国的曾汉民等人于20世纪70年代在国内率先开展了活性碳纤维方面的研究[4,8-9

7、]，中科院山西煤化所等单位也相继开展了一些富有成效的研究工作。离子交换纤维(IonExchangeFiber,IEF)是一种纤维状离子交换材料。是继离子交换树脂之后开发的一类新型的具有离子交换与吸附、化学反应催化、生物活性等新颖功能的纤维材料。与离子交换树脂相比，它具有比表面积大、交换与洗脱速度快、容易再生、应用形式多样等特点，并在水处理、环保、贵重金属提取、吸附、催化等方面发挥着巨大作用，因而受到了广泛的关注并得到了广泛的发展。螯合纤维(ChelatingFiber，CF)是继离子交换树脂、离子交换纤维发展起来的一种新型高性能吸附材料。

8、由于其优越的物理、化学性能而被广泛的应用于废气、废水处理，金属离子分离、富集和回收、分析等方面113,14]。氧化还原纤维(RedoxFiber，RF)是指能与吸附质进行电子交换，发生氧化还原