甲基丙烯酸改性聚乙烯醇微球的制备及其吸附性能的研究

作     者：刘帅 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔建兰;杨帆

授予年度：2022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：聚乙烯醇 甲基丙烯酸 亚甲基蓝 Cu2+ 吸附等温线 重复使用性能 

摘      要：工业废水的成分相对来说比较复杂,并且其中有毒有害物质居多,对水体的稳定产生了很大的影响。其中工业废水中最具代表性的污染物就是染料、重金属离子等,这些污染物的存在对人们的生活产生了非常严重的影响。因此,选用合适的材料对去除废水中污染物就显得尤为重要。本论文以可生物降解的聚乙烯醇材料为基,以甲基丙烯酸为功能单体,本着以经济环保和绿色化学的观念作为出发点,制备了一种功能材料CPVA-g-PMAA,用于吸附去除水中的亚甲基蓝(MB)和Cu。(1)首先通过反相悬浮聚合法,成功制备了可生物降解交联微球CPVA。之后,采用铈盐-羟基氧化还原引发体系,在交联微球CPVA表面接枝功能单体MAA,成功制备了接枝有MAA的接枝微球CPVA-g-PMAA。采用傅里叶红外光谱仪和扫描电子显微镜对交联微球CPVA和接枝微球CPVA-g-PMAA的化学结构和微观形貌进行表征。探究了主要影响因素对接枝聚合的影响,得出接枝聚合的最佳反应条件为:MAA的浓度为MAA的浓度为5.1 mol/L,反应温度为55℃,硫酸铈铵的浓度为7.0 mmol/L,浓硫酸浓度为0.45 mol/L,反应时间为8 h。在最优条件下制得的接枝微球CPVA-g-PMAA的接枝度为21.2 g/100 g。(2)通过研究接枝微球CPVA-g-PMAA对MB的吸附。可以得出:在温度为25℃,溶液的p H值为7时,CPVA-g-PMAA对MB的吸附在160 min时达到平衡,并采用准一级和准二级吸附动力学模型对吸附动力学数据进行拟合,发现接枝微球CPVA-g-PMAA对溶液中MB吸附符合准二级动力学模型。随着温度增加,接枝微球CPVA-g-PMAA对溶液中MB的吸附容量也随之增加,采用Langmuir和Freundlich吸附等温线模型对不同温度下的吸附等温线进行拟合,发现接枝微球CPVA-g-PMAA对MB在不同温度下的等温吸附数据符合Langmuir等温线模型。随着p H的增加,接枝微球CPVA-g-PMAA对MB的吸附容量也随之增加。此外,接枝微球具有良好的重复使用性能。(3)通过研究接枝微球CPVA-g-PMAA对Cu吸附。可以得出:在温度为25℃,溶液的p H为5.5时,CPVA-g-PMAA对Cu吸附在180 min时达到平衡,并采用准一级和准二级吸附动力学模型对吸附动力学数据进行拟合,发现接枝微球CPVA-g-PMAA对Cu吸附动力学数据符合准一级动力学模型。采用Langmuir和Freundlich吸附等温线模型对25℃下的吸附等温线进行拟合,发现接枝微球CPVA-g-PMAA对Cu在25℃下的等温吸附数据符合Langmuir等温线模型。随着p H的增加,接枝微球CPVA-g-PMAA对Cu的吸附容量也随之增加。随着温度的增加,接枝微球CPVA-g-PMAA对溶液中Cu的吸附容量也随之增加。随着盐度的增加,接枝微球CPVA-g-PMAA对Cu的吸附容量减少。且接枝微球CPVA-g-PMAA具有良好的重复使用性能。