聚（N-烷基苯胺）/木质素复合微球的制备及应用

论文摘要

聚苯胺具有良好的综合性能,在吸附材料、防静电材料、电磁屏蔽材料和二次电池电极材料的开发利用中都已取得较大的发展,展现出广阔的发展前景。但由于聚苯胺分子链刚性较强,且相邻分子链间存在氢键,使其具有较差的加工性,从而限制了它的发展。为了克服这一缺点,人们将注意力集中到聚苯胺衍生物及其复合材料的开发领域。本论文以N-甲基苯胺（NMA）和N-丁基苯胺（NBA）为单体,木质素磺酸盐（LS）为分散剂和掺杂剂,通过原位聚合法制备了聚（N-甲基苯胺）／木质素（PNMA/LS）和聚（N-丁基苯胺）／木质素（PNBA/LS）复合微球。研究结果表明,单体种类和LS添加量对复合物的形貌、结构和性能都有很大的影响。在反应时间为24 h,反应温度为25℃,N-甲基苯胺／氧化剂摩尔比为1：1,LS的添加量为10wt.%条件下,可制得平均直径为1.03～1.27μm的PNMA/LS 10复合微球,这些微球由平均直径为19～34 nm的PNMA/LS纳米纤维自组装而成；而在相同条件下可制得平均直径约375 nm的PNBA/LS 10实心复合微球。以银离子为吸附对象,研究了PNMA/LS和PNBA/LS的吸附性能。考察了LS添加量、吸附温度（20～50℃）、吸附时间（0.25～96 h）和银离子初始浓度（0.03～0.16 mol L-’）对PNMA/LS和PNBA/LS复合物吸附性能的影响,并且研究了其吸附过程中的吸附动力学和吸附热力学。研究发现,当吸附平衡时间为48 h,吸附温度为35℃,银离子初始浓度为0.16mol L-1,PNMA/LS 10吸附银离子的最大饱和吸附容量为2160.0 mg g-1,当吸附平衡时间为96 h,其它条件不变时,PNBA/LS 10吸附银离子的最大饱和吸附容量为1118.14 mg g-1. PNMA/LS 10和PNBA/LS 10吸附银离子后产物的TEM图片和广角X射线衍射分析结果表明,PNMA/LS 10微球表面有大量平均直径11.2 nm的银纳米颗粒生成,PNBA/LS 10微球表面存在平均直径约6.8nm-55 nm的不规则银纳米颗粒。因此,这二种吸附剂都具有很强的反应性银离子吸附能力,并且这两种吸附剂对银离子的吸附都为吸热过程。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 聚苯胺
• 1.1.1 聚苯胺的结构及掺杂
• 1.1.2 聚苯胺吸附剂的研究现状
• 1.1.3 聚苯胺衍生物
• 1.1.3.1 苯环上取代衍生物
• 1.1.3.2 氨基N原子取代衍生物
• 1.2 聚（N-取代苯胺）
• 1.2.1 聚（N-取代苯胺）的合成
• 1.2.2 聚（N-取代苯胺）的应用前景
• 1.3 木质素
• 1.3.1 木质素结构及性能
• 1.3.2 木质素吸附剂的研究现状
• 1.3.3 木质素磺酸盐
• 1.4 银
• 1.4.1 银的应用
• 1.4.2 含银废水的来源
• 1.4.3 含银废水处理的重要性
• 1.5 含银废水的处理技术
• 1.6 本论文研究内容与意义
• 第二章 聚（N-甲基苯胺）/木质素复合微球的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂及原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 聚（N-甲基苯胺）/木质素复合微球的制备
• 2.2.4 表征
• 2.2.4.1 形貌分析
• 2.2.4.2 红外光谱分析
• 2.2.4.3 紫外-可见光谱分析
• 2.2.4.4 溶解性能
• 2.2.4.5 电导率分析
• 2.2.4.6 热重分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 形貌
• 2.3.2 红外光谱
• 2.3.3 紫外-可见光谱
• 2.3.4 溶解性能
• 2.3.5 电导率
• 2.3.6 热重分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 聚（N-丁基苯胺）/木质素复合微球的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂及原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 聚（N-丁基苯胺）/木质素复合微球的制备
• 3.2.4 表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 形貌
• 3.3.2 红外光谱
• 3.3.3 紫外-可见光谱
• 3.3.4 溶解性能
• 3.3.5 电导率
• 3.3.6 热重分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 聚（N-甲基苯胺）/木质素复合微球对银离子的吸附
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂及原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 银离子吸附性能研究
• 4.2.3.1 银离子吸附实验
• 4.2.3.2 银离子浓度的测定
• 4.2.3.3 影响吸附因素的研究
• 4.2.4 银离子吸附热力学和动力学探究
• 4.2.4.1 吸附动力学
• 4.2.4.2 颗粒内扩散方程
• 4.2.4.3 吸附热力学
• 4.2.4.4 等温吸附方程
• 4.2.5 吸附产物表征
• 4.2.5.1 形貌分析
• 4.2.5.2 广角X射线衍射分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 银离子吸附性能
• 4.3.1.1 吸附剂的优化
• 4.3.1.2 温度的影响
• 4.3.1.3 时间的影响
• 4.3.1.4 吸附液pH值随时间的变化
• 4.3.1.5 银离子初始浓度的影响
• 4.3.2 银离子吸附热力学和动力学
• 4.3.2.1 吸附动力学
• 4.3.2.2 颗粒内吸附速率
• 4.3.2.3 吸附热力学
• 4.3.2.4 等温吸附方程
• 4.3.3 吸附产物分析
• 4.3.3.1 形貌
• 4.3.3.2 广角X射线衍射
• 4.3.4 银离子吸附机理
• 4.4 本章小结
• 第五章 聚（N-丁基苯胺）/木质素复合微球对银离子的吸附
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂及原料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 银离子吸附性能研究
• 5.2.4 银离子吸附动力学和热力学探究
• 5.2.5 吸附产物表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 银离子吸附性能
• 5.3.1.1 吸附剂的优化
• 5.3.1.2 温度的影响
• 5.3.1.3 时间的影响
• 5.3.1.4 吸附液pH值随时间的变化
• 5.3.1.5 银离子初始浓度的影响
• 5.3.2 银离子吸附热力学和动力学
• 5.3.2.1 吸附动力学
• 5.3.2.2 颗粒内吸附速率
• 5.3.2.3 吸附热力学
• 5.3.2.4 等温吸附方程
• 5.3.3 吸附产物分析
• 5.3.3.1 形貌
• 5.3.3.2 广角X射线衍射
• 5.3.4 银离子吸附机理
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间发表和录用的论文