功能化腈纶纤维的合成及其对金属离子的选择性识别和吸附

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2、nitrileFibersandTheirSelectiveRecognizationandAdsorptionforMetalIons学科专业：化学研究生：邢晓丽指导教师：张文勤教授陶敏莉副研究员天津大学理学院二零一五年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研巧成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢

3、意。学位论文作者签名签字曰期：兴作年月巧日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。榜授权天津大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口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：＾导师签名；５＾签字日期：＞化年ｒ月巧日签字日期如＾年月日ｊ摘要近年来，社会经济高速发展，人们生活水平逐年提高，与此同时环境问题也日益凸显。水

4、体污染尤其是重金属污染严重影响生态平衡和人类身体健康。所以水中重金属离子的识别和去除成为人们研究的热点。本文的第一部分是将苯并噻唑半花菁染料固载到胺化的腈纶纤维上，得到了一种新型比色探针苯并噻唑半花菁染料功能化腈纶纤维PANBEF，实现了对水中汞离子的高选择性和高敏感性变色识别。本文的第二部分是将半胱氨酸固载到胺化的腈纶纤维上，得到了半胱氨酸功能化腈纶纤维PANCTF，它能高效地去除水中的多种重金属离子，尤其是银离子，而对水中有利的轻离子吸附效果很差。本文的第一部分内容是以腈纶纤维为原料，使其与乙二胺的水溶液反应得到乙二胺胺化的腈纶纤维，然后通

5、过Mannich反应将苯并噻唑半花菁染料固载到乙二胺胺化纤维上，制得一种新的比色纤维-苯并噻唑半花菁染料功能化纤维。并且通过红外光谱、元素分析、X射线粉末衍射和固体紫外-可见光谱对其进行了表征。系统测试了深红色的苯并噻唑半花菁染料功能化纤维的吸附性能。将其分+2+3+2+3+2+2+2+2+2+别浸泡在H2O、Na、Mg、Al、Ca、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、+2+2+2+2+Ag、Cd、Hg和Pb溶液中，只有在Hg溶液中它转变为橙黄色，在水和其它金属离子溶液中，其深红色保持不变。即使在汞离子的乙二胺四乙酸二钠的溶液中，它也可以由深红

6、色变为橙黄色。它对汞离子的响应时间小于3min，可以在pH为3-11的范围内使用。这都说明苯并噻唑半花菁染料功能化纤维对汞离子有很强的络合能力。除此之外，苯并噻唑半花菁染料功能化纤维还可以吸附镍离子和铅离子等有毒金属离子。这样苯并噻唑半花菁染料功能化纤维除了对汞离子选择性识别外，还可以作为汞和其它有毒金属离子的去除剂。本文的第二部分仍以腈纶纤维为原料，使其与三乙烯四胺的水溶液反应制取三乙烯四胺胺化的腈纶纤维。然后在碱性条件下，三乙烯四胺胺化纤维与L-半胱氨酸乙酯盐酸盐反应得到半胱氨酸固载的胺化纤维PANCTF。并通过红外光谱2+3+2+对其进行

7、了表征。测定了半胱氨酸功能化纤维对不同金属离子（Mg、Al、Ca、2+2++2+2+2+Cu、Zn、Ag、Cd、Hg和Pb）的吸附量，发现它对银离子的吸附效果最佳，对其它有害重金属离子也有较高的吸附量，而对镁、铝和钙这几种无毒金属离子基本上没有吸附。而且可以通过简单的过滤使吸附重金属离子后的纤维与污水分离。这对半胱氨酸功能化纤维用于污水处理非常有利。接着本文系统研究了半胱氨酸功能化纤维对银离子的吸附。测定了pH值对吸附量的影响、分析了半胱氨酸功能化纤维对银离子吸附的动力学和热力学特性。关键词：腈纶纤维变色吸附汞离子银离子ABSTRACTInre

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