聚苯乙烯微球的合成及用作减轻剂和吸附剂的实验研究

论文摘要

聚苯乙烯（PS）微球及功能性PS微球由于其合成简单、价格低廉等被广泛应用在不同的领域。本论文利用改进沸腾无皂乳液聚合法制备出交联聚苯乙烯（CPS）微球,并利用乳液聚合法制备出PS以及KH-570功能化的PS微球。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、红外光谱、粒径分析、差失扫描热量（DSC）等对微球进行了表征。研究中首次将CPS微球应用于低密度钻井液用减轻剂领域,并研究了不同条件下如高分子微球加量、pH值、温度、滚动时间等对黄原胶溶液密度的影响,提出了密度变化机理。研究结果表明,当高分子微球加量为20%wt时,在100℃下滚动16h后,黄原胶溶液的密度可降低至0.88g/cm3,在减轻剂领域具有潜在应用。另一方面,本论文还将制备的PS微球及KH-570功能化的PS微球创新性的应用于TNT的吸附中,并对两类微球吸附TNT的热力学及动力学行为进行了研究,探讨了其吸附机理。研究结果表明,在298K、TNT初始浓度为100mg.L-1的条件下,PS微球及其KH-570改性的PS微球的吸附量分别为5.26mg.g-1及3.90mg.g-1,两类微球对TNT的吸附在不同温度条件下所符合的吸附等温模型也不同,在吸附动力学上均属于拟二级动力学模型。另外,两类微球均具有较好的可循环利用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 PS 微球的制备及应用
• 1.2.1 PS 微球的制备
• 1.2.2 聚苯乙烯微球的功能化
• 1.2.3 PS 微球的应用
• 1.3 低密度钻井液用减轻剂概述
• 1.4 TNT 废水处理现状综述
• 1.4.1 TNT 废水简介
• 1.4.2 国内外TNT 废水处理现状
• 1.5 本论文的研究目的和意义
• 1.6 本论文的研究内容与技术路线
• 第二章 聚苯乙烯微球的合成及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验药品及仪器
• 2.2.1 实验药品
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 PS 微球的制备
• 2.3.1 乳液聚合法制备PS 微球
• 2.3.2 乳液聚合法制备KH570-PS 微球
• 2.3.3 乳液聚合法制备CPS 微球
• 2.3.4 沸腾无皂乳液聚合法制备PS 微球
• 2.3.5 改进沸腾无皂乳液聚合法制备PS 微球
• 2.3.6 改进沸腾无皂乳液聚合法制备CPS 微球
• 2.3.7 本体聚合法制备CPS
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 PS 的合成条件讨论
• 2.4.2 不同KH570-PS 微球红外分析
• 2.4.3 KH570-PS 热失重分析
• 2.4.4 CPS 微球的粒径分布
• 2.4.5 CPS 微球的形貌表征
• 2.5 本章小结
• 第三章 聚苯乙烯微球用作钻井液减轻剂的实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品与仪器
• 3.2.2 不同PS 微球作为减轻剂的黄原胶溶液密度的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 各类交联聚苯乙烯微球作为减轻剂的降密度效果研究
• 3.3.2 CPS 微球耐热性研究
• 3.3.3 不同温度下CPS 微球用量对黄原胶溶液密度的影响
• 3.3.4 滚动时间对黄原胶溶液密度的影响
• 3.3.5 pH 值对黄原胶溶液密度的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 聚苯乙烯微球吸附TNT 的实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂与仪器
• 4.2.2 TNT 溶液的配制
• 4.2.3 TNT 标准曲线的确定及其含量的测定
• 4.2.4 PS 微球吸附TNT
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 吸附剂质量对吸附的影响
• 4.3.2 吸附时间对吸附的影响
• 4.3.3 PS 微球吸附TNT 的吸附等温线的确定
• 4.3.4 PS 微球吸附TNT 热力学模拟研究
• 4.3.5 热力学参数
• 4.3.6 PS 微球吸附TNT 动力学模拟研究
• 4.3.7 TNT 与PS 微球相互作用的机理解释
• 4.3.8 重复利用性实验
• 4.4 本章小结
• 第五章KH570-PS 微球吸附TNT 的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂与仪器
• 5.2.2 乳液聚合法制备KH570-PS 微球
• 2的合成'>5.2.3 Si0₂的合成
• 5.2.4 TNT 溶液的配制
• 5.2.5 TNT 标准曲线的确定及其含量的测定
• 5.2.6 KH570-PS 吸附TNT
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 吸附剂质量对吸附的影响
• 5.3.2 吸附时间对吸附量的影响
• 5.3.3 KH570-PS 微球吸附TNT 的吸附等温线的确定
• 5.3.4 KH570-PS 微球吸附TNT 热力学模拟研究
• 5.3.5 热力学参数
• 5.3.6 KH570-PS 吸附TNT 动力学模拟研究
• 5.3.7 TNT 与KH570-PS 作用机理解释
• 5.3.8 不同材料吸附TNT 的对比实验
• 5.3.9 不同KH570 加量对吸附的影响
• 5.3.10 重复利用性实验
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 本论文主要创新点及意义
• 6.3 存在不足及今后工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录