冠醚聚氨酯泡塑法分离富集钾离子的应用研究

论文摘要

目前我国卤水生产钾盐的工艺存在一个问题,盐田老卤不仅影响了当地的生态环境,而且还破坏了未开发的钾资源。毕竟我国钾资源有限,钾盐生产面临的一个问题是要提高资源的利用效率,因此,发展从贫钾资源和排放的老卤中提钾的新方法是十分有必要的。本文选择二苯并-18-冠-6（Dibenzo-18-crown-6,DB18C6）作为功能基,研制出一种对钾离子选择性高的新型吸附材料——冠醚（DB18C6）聚氨酯泡沫塑料,并研究了其吸附钾离子的性能及其再生性能。首先采用超声波合成二苯并-18-冠-6,并对其进行红外光谱、元素分析、紫外光谱和核磁氢谱表征。在甲酸溶液中,二苯并-18-冠-6与甲醛生成二苯并-18-冠-6-甲醛聚合物,并对其进行红外光谱表征。然后制备冠醚聚氨酯泡沫塑料,经过反复实验,得到了水发泡冠醚聚氨酯泡沫塑料最佳配方:反应前,控制物料温度在20～25℃,聚醚多元醇100 g,二苯并-18-冠-6-甲醛聚合物30 g,蒸馏水5 g,硅油1.52 g,二月桂酸二丁基锡0.24 g,甲苯二异氰酸酯63 g。对合成的冠醚聚氨酯泡沫塑料进行热失重分析,实验结果表明,在200℃以下这种新型的吸附材料具有良好的热稳定性。冠醚聚氨酯泡沫塑料从水溶液中吸附钾离子的效率依赖于溶液pH值和吸附时间t。通过条件实验,确定了冠醚聚氨酯泡沫塑料对K+的最佳吸附条件:吸附时间为4小时,吸附温度为20℃,溶液pH为7。冠醚聚氨酯泡沫塑料对K+具有较高选择性和吸附量,其对K+的最大吸附容量为16.76 mg/g,是普通聚氨酯泡沫塑料的6.16倍。在选择性试验中,冠醚聚氨酯泡塑对K+的配位吸附选择性系数是Na+的1.97倍,Mg2+的16.85倍,Ca2+的3.35倍,说明冠醚聚氨酯泡沫塑料在此混合溶液中对K+具有较高选择性。这种新型冠醚聚氨酯泡沫塑料的再生性能良好,连续6次再生后的冠醚聚氨酯泡沫塑料对钾离子的吸附量仍为92.59%,变化不大,说明这种吸附剂的吸附性能是比较稳定的,可以循环多次利用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国农用钾肥和钾资源概况
• 1.1.1 我国农用钾肥概况
• 1.1.2 我国钾资源概况
• 1.2 我国提钾工艺概述
• 1.3 冠醚聚氨酯泡沫塑料用于吸附剂的研究概况
• 1.3.1 冠醚化学概况
• 1.3.2 聚氨酯泡沫塑料概况
• 1.3.3 聚氨酯泡沫塑料吸附阳离子的研究进展
• 1.4 研究意义
• 1.5 研究思路和特色
• 1.5.1 研究内容与思路
• 1.5.2 研究方案
• 1.5.3 课题的特色
• 第2章 冠醚（DB18C6）聚氨酯泡沫塑料的制备、表征与性能测试
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 二甘醇二对甲苯磺酸酯的合成
• 2.2.3 二苯并-18-冠-6 的合成
• 2.2.4 二苯并-18-冠-6 线性高分子化
• 2.2.5 冠醚聚氨酯泡沫塑料的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 二甘醇二对甲苯磺酸酯的红外光谱表征
• 2.3.2 二苯并-18-冠-6 的表征
• 2.3.3 二苯并-18-冠-6-甲醛聚合物的红外光谱表征
• 2.3.4 冠醚聚氨酯泡沫塑料配方的选择
• 2.3.5 冠醚聚氨酯泡沫塑料的表征
• 2.4 本章小结
• +实验研究'>第3章 冠醚（DB18C6）聚氨酯泡沫塑料吸附K⁺实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 仪器与试剂
• 3.2.1 仪器与设备
• 3.2.2 试剂药品
• 2+、K⁺、Na⁺、Ca²⁺的鉴定方法'>3.2.3 阳离子Mg²⁺、K⁺、Na⁺、Ca²⁺的鉴定方法
• 3.3 实验内容
• 3.3.1 标准曲线的绘制
• 3.3.2 冠醚聚氨酯泡沫塑料吸附钾离子的条件实验
• +、Mg²⁺和Ca²⁺的吸附量'>3.3.3 冠醚聚氨酯泡沫塑料对Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的吸附量
• 3.3.4 普通泡沫塑料对钾的吸附量
• +、Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的选择性实验'>3.3.5 冠醚聚氨酯泡沫塑料对K⁺、Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的选择性实验
• 3.3.6 冠醚聚氨酯泡沫塑料再生实验
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 标准曲线的绘制
• +、Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的定性分析'>3.4.2 冠醚聚氨酯泡沫塑料吸附K⁺、Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的定性分析
• 3.4.3 冠醚聚氨酯泡沫塑料吸附钾离子的条件实验
• +、Mg²⁺和Ca²⁺的吸附量'>3.4.4 冠醚聚氨酯泡沫塑料对Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的吸附量
• 3.4.5 普通泡沫塑料对钾的吸附量
• +、Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的选择性实验'>3.4.6 冠醚聚氨酯泡沫塑料对K⁺、Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的选择性实验
• 3.4.7 冠醚聚氨酯泡沫塑料再生实验
• 3.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果