紫外引发阴离子单体接枝改性丙纶非织造布与应用研究

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基于紫外光引发技术,将丙烯酸(AA)和苯乙烯磺酸钠(SSS)两种单体接枝聚合到丙纶非织造布(PPNWF)表面,并将改性后的织物用于阳离子染料和Cu(II)溶液吸附分离。考察了单体浓度、照射时间、交联剂浓度和光敏剂浓度对接枝的影响。用红外谱法、扫描电镜法、热失重法和X-光电子能谱法等测试手段对改性织物的微观结构与性能进行了分析。重点讨论了吸附温度、染料浓度和pH值对改性织物吸附阳离子染料的影响,分析了吸附过程的动力学和热力学和等温吸附规律。另外,初步研究了双单体接枝改性织物对Cu(II)的吸附分离作用。得出以下重要结论:(1)基于紫外引发技术,成功地将丙烯酸接枝到丙纶非织造布纤维表面。接枝率与单体浓度呈线性关系,辐射20min后接枝反应完全。BP和交联剂浓度为1.5%时接枝率最高。(2)PPNWF-g-AA对阳离子红X-GRL有较好的吸附性能。接枝率越高,去除率越高。染液浓度增加,接枝织物的吸附量显著增大。温度升高,不利于吸附。低pH值的染液和在染液中添加NaCl时,PPNWF-g-AA对染料的去除率降低。(3)PPNWF-g-AA对阳离子红X-GRL的平衡吸附倾向于Freundlich吸附等温模型。热力学上吸附是自发进行过程。吸附动力学则更好地遵循Langmuir准二级动力学模型。可用双指数吸附动力学模型描述意味着接枝聚合物在织物表面与内部分布不均匀性。(4)动态过滤时,水通量与压力呈正比增加的关系。接枝率越高,织物的水通量越小。透过织物溶液的pH值越大,水通量越小。0.5mol/L的NaCl水溶液的水通量为2230L/m2h远大于去离子水的水通量840L/m2h。动态吸附分离时,透过25L浓度为10mg/L的阳离子红X-GRL染料,去除率在91%以上。(5)吸附染料后的PPNWF-g-AA织物在重复吸附-解吸循环操作时,染料的去除率会越来越高。(6)苯乙烯磺酸钠不能直接在丙纶非织造布表面接枝聚合。在十二烷基苯磺酸钠存在下,可改善SSS的接枝率;而AA预接枝后显著提高SSS的接枝率。(7)pH值对PPNWF-g-(AA-SSS)吸附阳离子红的影响比对PPNWF-g-AA的影响要小。其中,pH=9.5时,染液的吸附速率最快和去除率最高。而pH=2.1时,最慢和最低。本文的特色与创新之处:(1)基于光接枝改性技术,将丙烯酸、苯乙烯磺酸钠接枝到丙纶非织造布表面。将改性织物用于模拟阳离子染料废水过滤分离,去除率高达91%以上,水通量大于30L/m2h。重复吸附-解吸循环6次时,去除率逐渐增大。(2)基于X射线光电子能谱和红外光谱法等,以及铜离子和阳离子染料吸附发现,苯乙烯磺酸钠在丙烯酸接枝聚合后再在聚丙烯酸链上、丙纶表面接枝。
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