聚丙烯腈基纳米纤维的制备及其对铜离子吸附性能研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:liyqi
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随着工业的快速发展,重金属的应用越来越广泛,已经对人类与环境造成了威胁。铜离子作为微量营养物,是人类所必需的,但是当摄入量超标时,就会引发副反应。环境中的铜离子很容易通过食物链进入人体中。会对人体健康造成严重的威胁,因此,为了避免环境污染与人类疾病,去除废水中的铜离子尤为重要。与其他重金属去除方法相比,吸附法简易,且在处理成本方面显示出较大的优势。因此,具有广泛的应用前景。本论文以聚丙烯腈为基体,应用静电纺技术,制备出纳米纤维膜,研究了在不同的针孔规格以及不同的纺丝液浓度下,纳米纤维膜的形态结构,得出最佳的纺丝工艺条件。进而通过化学改性以及与氧化石墨烯复合的方法,制备了两种重金属离子吸附剂材料。并就其对水溶液中铜离子的吸附行为进行了系统的研究,取得了以下研究结果:(1)利用静电纺技术,制备了聚丙烯腈纳米纤维膜,并用乙二胺对其进行胺化,研究了不同胺化条件对纳米纤维膜形态结构的影响。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对纳米纤维膜改性前后的形态及性能进行了表征。分别考察了不同的初始浓度条件、不同的时间、不同的温度、不同的pH值对吸附铜离子性能的影响,并分析其原因。实验表明吸附反应更符合Langmuir与二级动力学模型,在溶液pH值为5.0,反应时间为180 min时吸附达到平衡,最大吸附量可达54 mg/g,根据热力学参数分析,此吸附为吸热反应。在进行6次的脱附-吸附后,胺化聚丙烯腈纳米纤维膜对铜离子仍然具有良好的吸附效果。(2)聚丙烯腈与氧化石墨烯通过静电纺技术制备出复合纳米纤维膜,研究了其对铜离子的吸附性能。扫描电子显微镜(SEM)对纳米纤维膜复合前后的形态进行了表征。探讨了不同的初始浓度条件、不同的时间、不同的温度、不同的pH值对吸附性能的影响,以Langmuir和Freudlich方程对吸附等温线进行拟合,探讨了吸附过程的规律,并研究了吸附过程的动力学和热力学。结果表明:在溶液pH值为5.0左右,反应时间为120 min时吸附达到平衡,吸附容量为18.2mg/g,吸附行为符合Langmuir与二级动力学模型。
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