pH敏感水凝胶的制备及其吸附性能研究

论文摘要

环糊精分子是外沿亲水内腔疏水的锥形中空圆筒立体环状分子,它的疏水性空腔内可嵌入各种尺寸合适的有机化合物,形成包合物,并改变被包络物的物理和化学性质；除此之外还可以在环糊精分子上交联官能团,进行化学改性或者以环糊精为单体聚合。近年来,环糊精在环保方面的广泛应用是利用其能与污染物形成稳定的包络物,从而减少环境污染,其特有的分子结构可用于处理工业废水,将改性环糊精的聚合物应用于环保方面的研究成为热点,本文先用马来酸酐改性β-环糊精,然后使其分别和丙烯酸、丙烯酰胺单体共聚制备丙烯酸系及丙烯酰胺系的β-环糊精聚合物水凝胶作为新型的吸附材料,用于水体污染中染料分子和酚类物质的吸附处理。环糊精聚合物水凝胶在吸附污染物后经过处理,可以再生利用。论文包括以下五个部分：1.论文首先对β-环糊精和水凝胶的基本情况进行了介绍,从其常见的反应类型和应用方面,概括了水凝胶和环糊精聚合物的研究进展。2.以过硫酸铵作为引发剂,通过马来酸酐改性β-环糊精和丙烯酸单体共聚制备pH敏感的丙烯酸系β-环糊精聚合物水凝胶P（MAH-β-CD-AA）,用红外和热重对水凝胶进行表征。论文考察了水凝胶在不同pH条件下的溶胀性能和吸附性能,并将水凝胶作为吸附材料用来处理水体中的碱性染料分子,研究了水凝胶吸附碱性染料的最佳吸附条件和材料的吸附性能。3.聚丙烯酰胺本身就可用于水的净化处理。文中以过硫酸铵作为引发剂,通过马来酸酐改性环糊精和丙烯酰胺共聚制备pH敏感的丙烯酰胺系聚合物水凝胶P（MAH-β-CD-AM）,对材料进行表征后考察其溶胀性能以及pH值的影响,将合成的水凝胶作为新型的吸附材料用来处理水体中的酸性染料分子,并考察了最佳吸附条件和吸附性能。4.在前面已经考察了水凝胶P（MAH-β-CD-AA）和P（MAH-β-CD-AM）在不同pH值条件下的溶胀性能以及其对染料废水的吸附性能的基础上,进一步研究两种水凝胶对酚类的吸附性能。5.目前,在现有的水处理方法中,对于吸附材料在使用后的再生利用研究比较少。我们希望合成的新型水凝胶在吸附后进行处理可以再次利用,尽量避免对环境造成二次伤害。论文考察了几种洗脱染料的方法,对比其效果后,发现光降解是一种比较有效的处理方法。结果表明,合成的两种pH敏感水凝胶可以用于水体中染料分子和酚类污染物的吸附,在吸附后可以从水中分离。经过洗脱或光降解,水凝胶可以再次用于污水处理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 环糊精的研究概况
• 1.1.1 环糊精聚合物的合成
• 1.1.2 环糊精聚合物的研究进展
• 1.2 水凝胶的研究现状
• 1.2.1 水凝胶的分类
• 1.2.2 水凝胶的制备
• 1.2.3 水凝胶的应用
• 1.3 选题意义
• 第二章 丙烯酸系共聚水凝胶的合成及对染料吸附性能的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 聚合物水凝胶P（MAH-β-CD-AA）的制备
• 2.2.3 水凝胶P（MAH-β-CD-AA）溶胀性能测试
• 2.2.4 标准曲线的绘制
• 2.2.5 吸附容量的测定
• 2.2.6 水凝胶P（MAH-β-CD-AA）的结构表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 MAH-β-CD的飞行质谱图
• 2.3.2 水凝胶的热重分析
• 2.3.3 FTIR图分析
• 2.3.4 水凝胶P（MAH-β-CD-AA）的pH敏感性分析
• 2.3.5 水凝胶P（MAH-β-CD-AA）溶胀性能测试
• 2.3.6 标准曲线的绘制
• 2.3.7 水凝胶P（MAH-β-CD-AA）对碱性染料的吸附性能研究
• 2.4 结论
• 第三章 丙烯酰胺系共聚水凝胶的合成及对染料吸附性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 聚合物水凝胶P（MAH-β-CD-AM）的制备
• 3.2.3 水凝胶P（MAH-β-CD-AM）溶胀性能测试
• 3.2.4 凝胶的结构表征
• 3.2.5 吸附容量的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 红外图谱分析
• 3.3.2 水凝胶P（MAH-β-CD-AM）的pH敏感性分析
• 3.3.3 水凝胶P（MAH-β-CD-AM）的溶胀性能测试
• 3.3.4 水凝胶P（MAH-β-CD-AM）对酸性染料的吸附性能研究
• 3.4 结论
• 第四章 环糊精水凝胶对酚类吸附的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 标准曲线的绘制
• 4.2.3 吸附容量的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 pH对酚类吸附的影响
• 4.3.2 酚类的吸附动力学曲线
• 4.3.3 温度对酚类吸附量的影响
• 4.4 结论
• 第五章 水凝胶的循环再生研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂与仪器
• 5.2.2 水凝胶共混物的制备
• 5.2.3 共混水凝胶的光降解
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 酸碱洗脱
• 5.3.2 共混水凝胶的光降解
• 5.4 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢