聚四氟乙烯离子交换纤维的应用性能研究

论文摘要

离子交换纤维（IEF）是一类新型吸附与分离材料,具有较大的有效比表面积,传质距离短等特点,加上能以纤维、布、无纺布等多种形式使用,开拓了许多新的技术工艺,被广泛应用于气体净化、环境保护、生物化工、湿法冶金等领域。 本文采用以聚四氟乙烯（PTFE）纤维为基体,以所制得的弱酸性离子交换纤维和强酸性离子交换纤维两种新型离子交换材料为研究中心,重点研究了弱酸性离子交换纤维对重金属离子的吸附性能和强酸性PTFE离子交换纤维在酯化反应中的催化性能。 研究了PTFE弱酸性离子交换纤维材料在水溶液中对pb2+和Cu2+的吸附性能。测定了不同pH值、不同接枝率对吸附性能的影响,表明该纤维对两种金属离子具有良好的吸附性能。对pb2+和Cu2+的吸附量分别为505mg/g和129.2mg/g。又以1N的HNO3和1N的HCl分别对吸附了两种离子的纤维进行解吸,表明该纤维易于解吸,容易再生,而且重复使用性能良好。 研究了PTFE强酸性离子交换纤维材料在酯化反应中的催化性能。以乙酸与正丁醇的酯化反应为例,测试了不同催化剂用量、不同接枝率和不同反应温度对纤维催化性能的影响,并进行了动力学分析,得到了反应的动力学常数和反应活化能.将该纤维用于对不饱和酸——丙烯酸与正丁醇、长碳链酸——硬脂酸与月桂醇的酯化反应中,测试了不同温度对纤维催化性能的影响,并进行动力学研究得到了反应的动力学常数和反应的活化能。与强酸性离子交换树脂的催化性能进行比较,研究了相同温度和用量条件下不同催化剂的催化性能,并对两种纤维的重复使用性能进行了研究,表明PTFE离子交换纤维是一种性能良好的固体酸催化剂,且再生方法简单,重复使用性能良好。 同时PTFE弱酸性阳离子交换纤维螯合Ag+后,具有较好的生物活性,将其应用于杀灭大肠杆菌的初步研究,表明该纤维具有较好的杀菌性能。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 离子交换纤维的国内外发展历史
• 1.2 离子交换纤维的分类和基本性能特点
• 1.2.1 离子交换纤维的分类
• 1.2.2 离子交换纤维的基本性能特点
• 1.2.2.1 离子交换纤维的酸碱特性
• 1.2.2.2 离子交换纤维的化学稳定性和机械性能
• 1.2.2.3 离子交换纤维对金属离子的吸附和交换能力
• 1.2.2.4 离子交换纤维的动力学性能
• 1.2.2.5 离子交换纤维对气体的吸附性能
• 1.3 离子交换纤维的应用
• 1.3.1 废气处理和空气净化
• 1.3.2 废水处理和纯水制备
• 1.3.3 贵重金属的分离和回收
• 1.3.4 稀土分离和回收
• 1.3.5 其他方面的应用
• 1.4 离子交换纤维的发展与展望
• 1.4.1 新型离子交换纤维的合成
• 1.4.2 离子交换纤维材料的交换与吸附机理的研究
• 1.4.3 离子交换纤维的品种系列化及应用领域的拓宽
• 1.5 课题研究的内容和意义
• 1.5.1 课题研究的内容
• 1.5.2 课题研究的意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验材料准备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验试剂
• 2.2 弱酸性离子交换纤维性能研究
• 2.2.1 弱酸性离子交换纤维物理性能的测试
• 2.2.1.1 PTFE离子交换前后红外谱图的测试
• 2.2.1.2 交换容量的测试
• 2.2.2 弱酸型离子交换纤维对金属离子吸附性能的研究
• 2.2.2.1 静态吸附容量
• 2.2.2.2 对金属离子的吸附动力学研究
• 2+的吸附研究'>2.2.2.3 对Pb²⁺的吸附研究
• 2.2.2.3.1 不同pH值对吸附的影响研究
• 2.2.2.3.2 不同接枝率对吸附的影响研究
• 2.2.2.3.3 纤维的再生和重复使用
• 2+的吸附研究'>2.2.2.4 对Cu²⁺的吸附研究
• 2.2.2.4.1 不同pH值对吸附的影响研究
• 2.2.2.4.2 不同接枝率对吸附的影响研究
• 2.2.2.4.3 纤维的再生和重复使用
• 2.3 强酸性离子交换纤维催化性能的研究
• 2.3.1 聚四氟乙烯离子交换纤维耐温性能测试
• 2.3.2 聚四氟乙烯强酸性离子交换纤维催化性能的研究
• 2.3.2.1 乙酸与正丁醇的反应
• 2.3.2.1.1 不同催化剂用量对反应的影响
• 2.3.2.1.2 不同接枝率对反应的影响
• 2.3.2.1.3 不同反应温度对反应的影响
• 2.3.2.2 硬脂酸与月桂醇的反应
• 2.3.2.3 丙烯酸与正丁醇的反应
• 2.3.2.4 强酸性离子交换纤维和强酸性离子交换树脂的使用性能比较
• 2.3.2.5 聚四氟乙烯离子交换纤维的重复使用性能
• +离子弱酸性PTFE纤维的杀菌性能研究'>2.4 螯合Ag⁺离子弱酸性PTFE纤维的杀菌性能研究
• 2.4.1 实验方法原理
• 2.4.2 实验步骤
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 弱酸性阳离子交换纤维性能
• 3.1.1 接枝结构的表征
• 3.1.2 滴定曲线
• 3.2 PTFE弱酸性离子交换纤维对金属离子的吸附
• 2+的吸附'>3.2.1 PTFE弱酸性离子交换纤维对Pb²⁺的吸附
• 3.2.1.1 pH值对吸附的影响
• 3.2.1.2 接枝率对吸附的影响
• 3.2.1.3 纤维的洗脱和重复使用性能对吸附的影响
• 3.2.1.3.1 纤维的洗脱性能
• 3.2.1.3.2 纤维的重复使用性能
• 2+的吸附'>3.2.2 PTFE弱酸性离子交换纤维对Cu²⁺的吸附
• 3.2.2.1 pH值对吸附的影响
• 3.2.2.2 接枝率对吸附的影响
• 3.2.2.3 纤维的洗脱和重复使用性能对吸附的影响
• 3.2.2.3.1 纤维的洗脱
• 3.2.2.3.2 纤维的重复使用
• 3.2.3 纤维的吸附机理
• 3.3 强酸性离子交换纤维性能
• 3.3.1 滴定曲线
• 3.3.2 耐热性能
• 3.3.3 催化性能
• 3.3.3.1 催化乙酸与正丁醇的催化性能
• 3.3.3.1.1 不同催化剂用量对反应的影响
• 3.3.3.1.2 接枝率对反应的影响
• 3.3.3.1.3 温度对反应的影响
• 3.3.3.2 硬脂酸与月桂醇的反应
• 3.3.3.2.1 温度对反应的影响
• 3.3.3.3 丙烯酸与正丁醇的反应
• 3.3.3.3.1 温度对反应的影响
• 3.3.3.4 与离子交换树脂的比较
• 3.3.3.5 催化剂重复使用研究
• 3.3.3.5.1 PTFE离子交换纤维的重复使用对反应的影响
• 3.3.3.5.2 离子交换树脂的重复使用对反应的影响
• 3.3.3.5.3 结果分析
• 3.4 杀菌性能
• 3.4.1 杀菌机理
• 3.4.2 杀菌效果
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的文章