聚丙烯腈树脂的SET-LRP可控合成及其改性后吸附性能研究

【摘要】聚丙烯腈(PAN)树脂是一类具有优异特性的高分子材料前驱体，具有较好的耐候性和耐日晒性。改性后的聚丙烯腈具有优良的吸附性能，可用于治理水体中的重金属离子污染。近年来，丙烯腈(AN)的聚合方法不断改进，由传统的原子转移自由基聚合(ATRP)到单电子转移活性自由基聚合法(SET-LRP)。为了避免抽真空通氮气繁琐的操作以及推进丙烯腈聚合的工业化，本文探索了丙烯腈SET-LRP有氧聚合体系；基于资源优化和环境保护的理念，探讨了回收农作物废弃物，制备聚丙烯腈类环保吸附材料，进而去除水体中的重金属离子。以AN为单体，四氯化碳(CCl4)为引发剂，镧粉(La)为催化剂，六亚甲基四胺(HMTA)为配体，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，维生素C(VC)为还原剂，在65oC下采用SET-LRP有氧聚合方法合成PAN。单体转化率随时间的线性关系表明，聚合反应近似为一级动力学反应。聚合物数均分子量随单体转化率的增大而增大，且聚合物分子量分布控制在1.21-1.33，成功探索了有氧的条件下丙烯腈SET-LRP聚合体系。以AN为单体，改性玉米淀粉(BCS)为大分子引发剂，La为催化剂，HMTA为配体，DMF为溶剂，VC为还原剂，在65oC下采用SET-LRP有氧聚合方法合成嵌段共聚物BCS-g-PAN。以NH2OH·HCl为改性剂，对制备的BCS-g-PAN进行改性，得到具有吸附性能的偕胺肟化产物(AOBCS-g-PAN)，并研究了改性后树脂对Hg(II)的吸附性能。探讨了pH，吸附动力学，等温吸附过程和选择性吸附。结果表明，AOBSPS-g-PAN对Hg(II)有较好的吸附，吸附量达到4.12mmol·g-1。吸附动力学结果表明，吸附过程在4h左右达到平衡，且吸附过程符合拟二级动力学方程过程。等温吸附结果表明，Langmuir等温吸附模型可以很好的描述吸附过程。以AN为单体，改性地瓜粉渣(BSPS)为大分子引发剂，La为催化剂，HMTA为配体，DMF为溶剂，VC为还原剂，在65oC下采用SET-LRP有氧聚合方法合成BSPS-g-PAN。以NH2OH·HCl为改性剂，对制备的BSPS-g-PAN进行改性，得到具有吸附性能的偕胺肟化产物(AOBSPS-g-PAN)，并研究了改性后树脂对Hg(II)的吸附性能。探讨了pH值对吸附性能的影响，吸附动力学，吸附效率，等温吸附过程和选择性吸附。结果表明，AOBSPS-g-PAN对Hg(II)有较好的吸附，吸附量达到4.03mmol·g-1。树脂对Hg(II)吸附的最佳pH为4，吸附过程符合拟二级动力学方程过程。通过吸附效率的测定，得出当AOBSPS-g-PAN为0.08g时吸附效率基本达到100%。等温吸附结果表明，Langmuir等温吸附模型可以很好的描述吸附过程。选择性吸附结果表明，吸附材料对Hg(II)有很高的吸附选择性。
【作者】郝志海；
【导师】陈厚；
【作者基本信息】鲁东大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】SET-LRP；淀粉；丙烯腈；农作物废弃物；吸附；

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