废旧印刷电路板中玻璃纤维的改性材料研究

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废旧印刷电路板(WPCB)是一种电子废料,随着科技的高速发展,因电子产品更新换代而产生的电子垃圾也越来越多,并且对环境造成了污染。玻璃纤维是废旧印刷电路板中无机非金属部分,在非金属部分中占比很大,国内外对其的回收利用研究较少。目前对废旧印刷电路板尤其是非金属部分回收利用方法仍不成熟,存在成本高、回收过程难、对环境有二次污染等诸多问题。此外,在我国当今的社会环境下,水资源已然成为关注的焦点,尤其是重金属污染过的废水。吸附法常用于对重金属废水的处理,但选择的吸附剂通常存在价格昂贵、材料不易得等问题。所以重要的是需要找到一种易得且价廉、吸附性能优异的材料。综合以上问题,本文以废旧印刷电路板中的非金属部分玻璃纤维为母体材料,通过对玻璃纤维的改性处理,制备出两种对重金属离子有吸附作用的螯合材料。利用γ-巯丙基三甲氧基硅烷改性活化玻璃纤维,制备出一种巯基型螯合材料MPTS-WPCB;利用γ-氨丙基三甲氧基硅烷对母体材料进行胺化改性,用甲基丙烯酸进行功能化接枝反应合成了一种新型的MAA-WPCB吸附材料。通过单因素以及正交实验研究了反应时间、反应温度、投料比和引发剂用量等因素对材料制备的影响,确定了最佳制备反应条件。MPTS-WPCB的制备反应温度为80℃、反应时间为14 h、γ-巯丙基三甲氧基硅烷用量为母体材料质量的2%时制备的材料的吸附性能最佳;MAA-WPCB的反应温度为50℃、反应时间为14 h、甲基丙烯酸用量为母体材料质量的4%、引发剂过硫酸铵用量为甲基丙烯酸质量的1.1%时制备的材料的吸附性能最佳。利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)和扫描电镜(SEM)对两种材料改性前后的结构进行表征,还进行了核磁碳谱(13CNMR)和元素分析(EA),证实改性材料的成功合成。材料的重复利用性能也进行了考察。通过对MPTS-WPCB和MAA-WPCB材料对Ag+、Pb2+和Cu2+在水中的吸附,研究了不同吸附温度、吸附时间、pH、溶液初始浓度对吸附的影响,得到了最佳吸附条件,并探究了两种材料的吸附机理。MPTS-WPCB和MAA-WPCB对Ag+、Pb2+和Cu2+的吸附过程均符合准二级动力学模型并且均为自发的吸热反应,两种材料对Ag+和Pb2+两种金属离子的吸附符合Langmuir模型,对Cu2+的吸附更符合Freundlich模型。
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