麦芽糊精聚合物纳米海绵的制备及其应用研究

作     者：张成玲 

作者单位：山西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁文婷

授予年度：2021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）] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：麦芽糊精 均苯四甲酸酐 联苯四甲酸二酐 吸附 聚合物 

摘      要：废水中的有机染料污染物一直是最严重的环境问题之一。有机染料中的发色基团,尤其是对于阳离子分子,大部分是含氮基团,容易被还原形成有毒的胺,从而导致环境污染严重。因此,实现对废水中这些污染物的特殊去除具有重要意义。目前采用的去除手段中,吸附去除法是成本最低最为有效的方法之一。但是仍存在吸附效率低,回收困难,容易造成二次污染等问题。基于此,本论文以线性麦芽糊精为原料,选取两种交联剂合成了不同交联比例的新型纳米海绵吸附材料,实现了对多种阳离子染料的高效吸附,具体研究内容如下:首先,以麦芽糊精(MD)为原料,均苯四甲酸酐(PDA),联苯四甲酸二酐(BPDA)为交联剂,采用缩合交联的方法合成了九种不同比例的麦芽糊精交联聚合物MDP(MDP 1:4、MDP 1:6、MDP 1:8)、MDB(MDB 1:4、MDB 1:6、MDB 1:8)和MDB/P(MDB/P 1:2:2、MDB/P 1:3:3、MDB/P 1:4:4)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、Zeta电位等方法对聚合物的结构表征,证明这些交联聚合物成功合成。其次,探讨了上述九种不同比例的麦芽糊精交联聚合物MDP(MDP 1:4、MDP 1:6、MDP 1:8)、MDB(MDB 1:4、MDB 1:6、MDB 1:8)和MDB/P(MDB/P 1:2:2、MDB/P 1:3:3、MDB/P 1:4:4)对孔雀石绿(MAG)、甲基紫(MV)和次甲基绿(MG)阳离子有机染料污染物的去除性能。结果表明,不同比例的麦芽糊精交联聚合物MDP、MDB和MDB/P对MAG、MV和MG阳离子的去除速度都很快,在5分钟内可达到接近90%的平衡。等温吸附结果显示不同比例的MDP 1:6、MDB 1:6和MDB/P 1:3:3吸附效果更加突出。研究结果表明,合成了一系列可以选择性去除废水中阳离子有机污染物的新材料。最后,本论文利用上述优选比例MDP 1:6、MDB 1:6和MDB/P 1:3:3交联聚合物对不同结构、分子量的阳离子有机染料(包括碱性红46(CRX)、亮绿(BG)、维多利亚蓝B(VB)、孔雀石绿(MAG)、甲基紫(MV)和次甲基绿(MG)),以及两种阴离子有机染料进行了吸附去除实验。实验结果表明,不同的交联聚合物对不同分子结构和大小的阳离子染料具有不同的吸附性能。通过对阴阳离子混合染料、阳离子混合染料的吸附表明MDP、MDB和MDB/P可以选择性去除废水中阳离子有机污染物。以上结果均表明MDP 1:6、MDB 1:6和MDB/P 1:3:3在染料去除领域具有较好的应用潜力,为开发新型的吸附剂材料提供了新的思路。