纤维素类农作物废弃物接枝聚丙烯腈树脂及其改性后吸附性能研究

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1、鲁东大学硕士学位论文纤维素类农作物废弃物接枝聚丙烯腈树脂及其改性后吸附性能研究作者姓名：王东菊指导教师：陈厚、教授学科专业：高分子化学与物理研究方向：功能高分子鲁东大学化学与材料科学学院二○一五年六月AThesisSubmittedtoLudongUniversityfortheDegreeofMasterGraftPolymerizationofPolyacrylonitrileontoAgriculturalResidueContainedCelluloseanditsAdsorptionPropertiesafterModificationM

2、．D．Candidate：WangDongjuSupervisor：ProfessorChenHouMajor：PolymerChemistryandPhysicsResearchInterests：FunctionalPolymerSchoolofChemistryandMaterials,LudongUniversityJune，2015摘要随着工农业的迅速发展，重金属离子的水域污染问题已严重地影响到人们的正常生产和生活，农作物废弃物的二次利用问题同样引起了人们的关注。利用单电子转移自由基聚合（SET-LRP）在农作物废弃物表面引入可螯合重金属

3、离子的有效基团，制备了一类高效，可降解型农作物废弃物吸附剂。SET-LRP具有反应温度低，聚合速率快，后处理简单等优势。聚丙烯腈PAN树酯经改性后得到的吸附材料在废水处理中已得到广泛的应用。本文利用纤维含量依次增加的花生壳，小麦秸秆，玉米秸秆为反应基体，通过SET-LRP在其表面接枝聚丙烯腈树脂，并对制备的接枝共聚物进行改性，重点研究和对比了改性聚合物对重金属离子Hg(II)的吸附性能。以改性花生壳粉为大分子引发剂，铜粉(Cu)/N,N,N',N'-四甲基二乙胺TEMED为催化体系，采用SET-LRP方法制备了花生壳（Peanutshell）和PA

4、N的接枝共聚物Peanutshell-g-PAN。使用盐酸羟胺与Peanutshell-g-PAN中的氰基基团反应，制备了含有偕胺肟基团的AOPeanutshell-g-PAN。动力学实验表明单体AN的聚合具有一级动力学特性。Hg(II)的吸附实验表明：吸附的最佳pH值为6.0；吸附动力学过程符合拟二级动力学；AOPeanutshell-g-PAN吸附Hg(II)的热力学过程符合Freundlich等温吸附模型，最佳吸o附温度为45C。以预处理的小麦秸秆（WSM）为反应基体，利用羟基和2-溴异丁酰溴（BriB-Br）的酰化反应得到SET-LRP的大

5、分子引发剂。丙烯腈（AN）的聚合动力学实验表明聚合反应具有典型的一级动力学特征。使用盐酸羟胺对共聚物WSM-g-PAN进行改性，得到偕胺肟化的吸附剂AOWSM-g-PAN。AOWSM-g-PAN对Hg(II)的吸附性能实验表明：-1在pH=6.0时对Hg(II)的最大吸附量为4.7mmol·g；AOWSM-g-PAN对Hg(II)吸附明显优于反应基体WSM；且对Hg(II)展现出优异的吸附选择性；AOWSM-g-PAN吸附Hg(II)ooo的动力学过程符合拟二级动力学；在温度为25C，35C，45C下，AOWSM-g-PANo吸附Hg(II)的热力

6、过程均符合Freundlich吸附模型，最佳温度为45C。以废弃玉米秸秆为原料，使用氢氧化钾和乙酸进行预处理提取玉米秸秆纤维素，通过和2-溴异丁酰溴（BriB-Br）反应制备了大分子引发剂，并将它们成功用于AN，丙烯酰胺（AM），丙烯酸甲酯（MA）的SET-LRP，分别得到接枝共聚物CS-g-PAN，CS-g-PAM，CS-g-PMA。三类单体的动力学研究表明聚合反应均具有一级动力学特性。使用盐酸羟胺改性CS-g-PAN和使用氢氧化钠改性CS-g-PMA，分别得到含偕胺肟基团和羧基基团I的吸附剂AOCS-g-PAN和COCS-g-PMA。吸附剂CS

7、-g-PAN，CS-g-PAM，AOCS-g-PAN和COCS-g-PMA对Cd(II)，Hg(II)，Hg(II)和Hg(II)具有最佳吸附且吸附量分别为1.42-1-1-1-1mmol·g，2.26mmol·g，8.04mmol·g和3.92mmol·g。AOCS-g-PAN吸附Hg(II)的动力学过程较好的符合拟二级动力学。AOCS-g-PAN对Hg(II)的等温吸附表明，吸附过程可以用Freundlich等温模型描述。关键词：单电子转移自由基聚合，高效吸附剂，农作物废弃物，吸附，金属离子IIAbstractWiththerapiddevel

8、opmentofindustryandagriculture,thepollutionofheavymetalionsin