通過偕胺肟化和水解兩步改性反應,將偕胺肟基和羧酸基引到聚丙烯腈/聚偏氟乙烯（PAN/PVDF）共混膜上,制備了具有雙離子吸附官能團的螯合膜。采用傅里葉變換紅外光譜儀、能量色散譜儀和掃描電子顯微鏡對螯合膜的形貌與結構進行表征,并考察了螯合膜對Cu²⁺的吸附性能。結果表明,螯合膜具有超強的離子吸附性能和快速的離子吸附速率,60 min即可達到吸附平衡,且離子去除速率高達95%。溶液的pH對螯合膜的離子吸附能力有顯著的影響。螯合膜對Cu²⁺的吸附遵循Lagergren偽二階動力學模型。 

【文章來源】：大連工業(yè)大學學報. 2020,39(05)北大核心

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【部分圖文】：

不同膜的紅外光譜

采用電子單紗強力測試儀對不同膜樣條進行機械性能測試,結果如表2所示。當PAN/PVDF共混膜經(jīng)過偕胺肟化改性后,斷裂應力由1.40 MPa降至1.23 MPa,說明偕胺肟化改性會使膜的機械性能降低將偕胺肟膜進行水解處理,其斷裂應力降至0.50 MPa,水解反應使膜表面結構發(fā)生改變,導致其機械性能下降。本研究主要采用靜態(tài)吸附的方式去除水中的金屬離子,對于膜強度的要求不是很高。表2 不同膜的機械性能Tab.2 Mechanical properties of different membranes PAN/PVDF共混超濾膜 斷裂應變/% 斷裂應力/MPa 原膜 13.90±3.51 1.40±0.17 偕胺肟膜 20.90±3.12 1.23±0.09 螯合膜 45.50±5.74 0.50±0.04

在相同的條件下(離子質量濃度10 mg/L,溶液體積200 mL,螯合膜質量200 mg),分別考察偕胺肟膜和螯合膜對Cu2+的去除率隨吸附時間的變化,結果見圖3。偕胺肟膜具有一定的離子吸附能力[8],但離子去除率不是很高,僅為20%左右,并且偕胺肟膜對Cu2+的吸附速率較慢,經(jīng)過4 h,尚未達到吸附平衡;相比之下,經(jīng)過偕胺肟化和水解雙重改性之后的螯合膜具有超強的離子吸附性能和快速的離子吸附速率,經(jīng)過1 h左右達到吸附平衡,且離子去除率高達95%。PAN/PVDF膜在經(jīng)過偕胺肟化和水解反應之后,在膜表面引入具有離子吸附功能的雙官能團,即偕胺肟基團和羧酸基,它們均能與Cu2+發(fā)生強烈的螯合作用,使螯合膜與Cu2+離子緊密地結合在一起,從而達到優(yōu)異的離子吸附效果。僅對PAN超濾膜進行了偕胺肟化改性,引入了一種具有離子螯合功能的偕胺肟基團,所以制備的螯合膜對于Cu2+的去除速率慢,大約經(jīng)過7 h達到吸附平衡,且吸附容量小,其最大吸附量僅為9.60 mg/g。本研究對PAN/PVDF共混超濾膜采用偕胺肟化和水解兩步改性,制備了具有雙官能團的螯合膜,離子吸附速率更快,并且離子吸附容量更大,僅需1 h即可達到吸附平衡,最大吸附量為36.58 mg/g。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面化學法改性醋酸纖維素微濾膜[J]. 邱建華,張延武,張亞濤,張浩勤,劉金盾.  廣西師范大學學報(自然科學版). 2011(02)
[2]膜分離法污水處理技術[J]. 雷曉東,熊蓉春,魏剛.  工業(yè)水處理. 2002(02)

碩士論文
[1]谷殼纖維素的改性及其對重金屬離子吸附性能的研究[D]. 趙艷嬌.湖南師范大學 2016
[2]離子交換去除丙烯酸丁酯廢水中多價離子的研究[D]. 徐靜.河北工程大學 2012
[3]含鉻廢水的電化學法處理研究[D]. 潘留明.武漢科技大學 2005



本文編號：3420863