双季铵功能纤维对硝基酚的选择性去除及对CO2的绿色转化

作     者：冉娇茹 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陶敏莉

授予年度：2020年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：双季铵功能纤维 有机污染物去除 2,4-二硝基苯酚 绿色转化 二氧化碳 

摘      要：随着经济的快速发展和工业化进程的不断推进,在改善人们生活的同时,大量有机污染物的排放造成水体污染,温室气体二氧化碳的排放造成空气污染,不仅严重的影响了生态平衡,也给人类建康带来危害。开发新型材料,实现水体中有机污染物的选择性去除及温室气体的回收利用引起学者的广泛关注,成为研究热点。本文以腈纶纤维为载体,设计合成双季铵功能纤维,用于水体中硝基酚的选择性去除及二氧化碳的绿色催化转化。论文首先将N,N-二甲基丙-1,3-二胺固载到腈纶纤维上制备了叔胺功能化纤维PANF,在此基础上制备了2种单季铵功能纤维及4种不同碳链长度的双季铵功能纤维。通过FTIR、EA、XRD、XPS、SEM、TGA以及机械强度等表征手段,证明了功能化纤维的成功制备。论文以4-硝基苯酚为模型化合物考察了6种功能化纤维的吸附性能,确定C3链长的双季铵功能纤维PANF吸附性能最佳,系统研究PANF对不同化合物的选择吸附性能,并通过调节溶液p H值调控功能纤维的吸附选择性,在此基础上提出可能的吸附机理。而后以吸附性能最佳的2,4-二硝基苯酚为模型化合物,探究增重、用量、p H、时间、温度及浓度对PANF纤维吸附性能的影响,并对吸附动力学、等温学及热力学进行系统研究。此外,论文考察了功能纤维PANF的流动化学及循环使用性能,结果表明功能纤维在重复使用十次后仍保持大于99%的去除效率。论文将具有最佳吸附性能的双季铵功能纤维PANF用于催化二氧化碳与环氧化合物的环化反应。对反应条件进行了优化,结果表明在0.5 mol%的PANF纤维催化剂用量,80 C反应温度,常压反应18 h,该反应收率即可高达99%。最后,论文提出双季铵功能纤维PANF通过六元环过渡态稳定开环中间体的催化反应机理。