聚苯乙烯基多孔树脂的制备及其吸附性能研究

论文摘要

本文以正庚烷为致孔剂、明胶为分散剂、二乙烯苯为交联剂,采用悬浮聚合法制备了交联型聚苯乙烯基多孔吸附树脂。通过在苯乙烯与二乙烯苯的聚合体系中加入不同比例的甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯等极性第三单体,以改变树脂的结构,达到调控树脂极性、孔尺寸和吸附性能的目的。分别研究了交联剂二乙烯基苯和致孔剂正庚烷的用量对得到的树脂结构与性能的影响。测定结果表明树脂的表观密度和骨架密度与二乙烯基苯在总单体中所占的百分数成反比,而树脂的孔容和比表面积与其所占的百分数成正比。并讨论了升温速率、搅拌速度等反应条件对制备树脂的影响。结果表明,第三单体的极性和用量对树脂的孔结构和比表面积有较大的影响。树脂的比表面积整体上随着极性单体加入量的增加,呈减小趋势;保持合适的单体与致孔剂的用量,在200-300 r/min的搅拌速度下,当体系温度达到60℃后采用5℃/h的升温速率,制备的树脂颗粒大部分在0.4～0.8 mm范围内。用傅立叶红外光谱仪、比表面积与孔径测定仪、扫描电子显微镜对合成树脂进行了表征,得出了较优的制备聚苯乙烯基吸附树脂的条件。在此基础上,以亚甲基蓝为吸附质模型分子,进行了树脂的静态吸附性能研究,探讨了亚甲基蓝溶液浓度、溶液pH值和温度等因素对树脂吸附过程的影响。研究结果表明:吸附过程主要取决于树脂的孔径大小,只有当树脂孔径合适时,其比表面积才会对吸附起主要作用;当甲基丙烯酸甲酯的质量分数为0.02或丙烯酸甲酯为0.05时,得到的树脂比表面积分别为311 m2/g和288 m2/g、孔径分别为2.94 nm和2.38 nm,这两种树脂对亚甲基蓝有较好的吸附效果,其吸附平衡等温线符合Freundlich方程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 吸附树脂的产生过程
• 1.1.1 离子交换树脂的产生
• 1.1.2 大孔吸附树脂的产生
• 1.2 吸附树脂的分类
• 1.3 吸附树脂的制备方法
• 1.3.1 本体聚合
• 1.3.2 悬浮聚合
• 1.3.3 溶液聚合与乳液聚合
• 1.3.4 后交联聚合法
• 1.4 吸附树脂的应用研究
• 1.4.1 应用原理
• 1.4.2 吸附树脂在废水处理方面的应用
• 1.4.3 吸附树脂在物质分离提纯方面的应用
• 1.4.4 吸附树脂在石油化工方面的应用
• 1.4.5 吸附树脂在生物医学方面的应用
• 1.4.6 吸附树脂在其他方面的应用
• 1.5 本文的研究目的和内容
• 第二章 聚苯乙烯基吸附树脂的制备
• 2.1 主要的反应原理
• 2.1.1 悬浮聚合
• 2.1.2 致孔剂的作用
• 2.1.3 常用致孔剂
• 2.1.4 多孔结构的形成过程
• 2.1.5 交联剂
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器与设备
• 2.2.2 主要的试剂药品
• 2.2.3 吸附树脂的制备
• 2.2.4 树脂外观及孔结构参数的测定
• 2.2.5 不同量的致孔剂所制得树脂的孔结构数据
• 2.2.6 交联剂的数量对合成树脂物理参数的影响
• 2.3 制备条件对树脂结构的影响及讨论
• 2.3.1 致孔剂用量及种类对吸附树脂的影响
• 2.3.2 交联剂用量对吸附树脂的影响
• 2.3.3 分散剂对吸附树脂的影响
• 2.3.4 引发剂对吸附树脂的影响
• 2.3.5 搅拌速度对吸附树脂的影响
• 2.3.6 升温速率对吸附树脂的影响
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 树脂红外光谱的测定
• 2.4.2 树脂的外观及孔结构
• 2.5 小结
• 第三章 树脂对亚甲基兰的吸附性能的研究
• 3.1 主要工作原理
• 3.1.1 吸附作用
• 3.1.2 吸附作用力
• 3.2 主要仪器装置
• 3.3 树脂预处理的实验方法
• 3.3.1 吸附树脂的选择
• 3.3.2 吸附树脂的预处理
• 3.4 吸附等温方程式
• 3.4.1 Langmuir 吸附等温式（单分子层吸附理论）
• 3.4.2 Freundlich 吸附等温线
• 3.4.3 BET 吸附等温线（多分子层吸附理论）
• 3.5 亚甲基兰的静态吸附实验
• 3.5.1 标准曲线的绘制
• 3.5.2 吸附动力学
• 3.5.3 吸附等温线
• 3.5.4 溶液 pH 值对吸附的影响
• 3.5.5 解吸
• 3.5.6 吸附等温线拟合
• 3.6 小结
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文清单