新型超交联聚合物SCP的合成及其对可溶性有机污染物的吸附研究

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当今社会越来越注重环境污染问题,水环境污染已然成为了社会首要解决的问题。其中水体中有机物的污染因其高毒性、强积累性、难降解等特征,严重破坏了生态系统,进而危害人体健康,是当前水环境问题的焦点。针对水体有机污染物的处理方法到目前为止主要有:电解法、吸附法、光化学氧化法等,其中在解决水环境中可溶性有机污染这一方面,吸附法是受广大研究学者关注度最高的。目前研究的热点问题在于探究价格成本低廉,吸附效果优良的吸附剂,近些年随着超交联聚合物的引入,固体吸附剂的种类呈现出多样化的趋势。本文回顾了传统超交联聚合物的制备方法,利用简单的化合物作为编制单体,在简易条件下通过傅克烷基化反应,得到一种对有机污染物吸附率高,生产成本较低的全新型超交联聚合物,根据超交联聚合物命名规则把新型物质命名为SCP。并将新产品SC P进行表征分析,并对水环境污染中两种典型的可溶性有机污染物(双酚A和四环素)的吸附效果和吸附机理进行探究讨论,由以上实验结果进行分析得出结论,新合成的超交联聚合物SCP在治理水环境中可溶性有机污染物方面具备很大的应用潜力,为新型固体吸附剂工业化生产提供了一定的参考依据,对污染水体的治理具有十分重要的意义。本文主要研究内容如下:(1)合成新型超交联聚合物SCP的物质选用了2-氨基苯并咪唑作为原料,交联剂选用1,4-对二氯苄,溶剂选用1,2-二氯乙烷,催化剂选用无水三氯化铁。经热重分析(TG/DSC)结果表明,在800℃都仍具有良好的热稳定性;经红外光谱分析(FTIR)结果表明,产品中已经具备超交联聚合物的几个特征峰;经X射线衍射分析(XRD)结果表明,产品是无定型晶体结构,综合以上结果说明制备得到的产品具备超交联聚合物的特点,新物质合成成功。(2)SCP对双酚A吸附的最佳条件是:pH=10.16,投加量为0.4g/L,吸附平衡时间为120min。动力学上准二级反应动力学模型以及热力学上Freundlich等温吸附方程更加符合SCP对双酚A的吸附机理。分别在35℃,45℃,55℃温度下进行吸附探究,结果表明温度越高,吸附量越大即吸附效果越好,分析热力学参数,ΔG<0、ΔH>0、ΔS>0,说明吸附是自发的吸热过程。(3)SCP对四环素的最佳吸附条件是:pH=10.16,投加量为0.4g/L,吸附平衡时间为180min。动力学上准二级反应动力学模型以及热力学上Freundlich等温吸附方程更加符合SCP对四环素的吸附机理。分别在35℃,45℃,55℃温度下进行吸附探究,结果表明温度越高,吸附量越大即吸附效果越好,分析热力学参数,ΔG<0、ΔH>0、ΔS>0,说明吸附是自发的吸热过程。(4)分别考察了SCP在吸附双酚A和四环素后的再生情况,确定了最佳再生时间均为2h;重复再生操作5次,去除率上SCP对双酚A的衰减只有10%,对四环素也仅衰减11%。综合结果都表明SCP表现出了良好的再生性能。(5)经FTIR分别对吸附双酚A和四环素前后进行表征分析,结果均表明在吸附污染物后,几个特征峰振幅强度都有所增加,且吸收峰的位置均未改变,表明双酚A和四环素都已经成功吸附在SCP上;经XRD分别对吸附双酚A和四环素前后进行表征分析,都在相同位置出现明显馒头型特征峰,说明SCP在吸附后仍保持无定型晶体结构并且吸附过程只在SCP表面进行。
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