本文選題：SI-ATRP　切入點(diǎn)：吸附　出處：《深圳大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：水體重金屬污染已經(jīng)成為全球性的環(huán)境問題。環(huán)境中的重金屬不能被降解,大部分重金屬在水體中以離子形式存在,無色無味,進(jìn)入食物鏈后長期積累,令生物體中毒,后果嚴(yán)重,對環(huán)境和人體健康都有極大威脅。面對日益嚴(yán)峻的水體重金屬污染,有效的去除水體中重金屬的同時,實(shí)現(xiàn)水體中重金屬的簡便檢測和濃度預(yù)警的材料和方法,是迫切需要的。為制備出高吸附容量和簡便定量檢測銅離子(Cu~(2+))和鎘離子(Cd~(2+))的多功能材料,本論文將采用簡便有效的、分子量可控的、結(jié)構(gòu)規(guī)整的表面引發(fā)原子自由基轉(zhuǎn)移(SI-ATRP)技術(shù)對自然界含量豐富、本身具有大量羥基、且易于改性的棉纖維進(jìn)行表面接枝聚合物,制備出對Cu~(2+)具備吸附和檢測功能的胺化棉纖維(Aminated Cotton Fiber,ACF)、對Cd~(2+)具備吸附和檢測功能的卟啉棉纖維(Cotton-PSMP-TMPyP,CPT)和在CPT材料的基礎(chǔ)上,保持原有識別檢測功能并實(shí)現(xiàn)對Cd~(2+)增強(qiáng)吸附的(Cotton-PGMA(DETA)-PSMP-TMPyP,CPDPT)材料,對三種功能性吸附材料進(jìn)行制備條件優(yōu)化和結(jié)構(gòu)性能表征,并分別用于Cu~(2+)和Cd~(2+)離子的吸附和檢測,研究了其吸附特性、吸附機(jī)理以及創(chuàng)建簡便檢測的方法。本論文的主要研究結(jié)果如下:(1)使用SI-ATRP技術(shù)研究制備胺化棉纖維(Aminated Cotton Fiber,ACF),對材料的制備條件進(jìn)行優(yōu)化,包括SI-ATRP的反應(yīng)時間和胺化反應(yīng)時間,并利用掃描電子顯微鏡SEM、紅外光譜FTIR、X射線電子能譜XPS等對材料化學(xué)構(gòu)成進(jìn)行表征,證明了ACF材料表面成功接枝胺基,XPS還證明了ACF材料與Cu~(2+)之間的吸附通過N和Cu絡(luò)合而進(jìn)行的,研究胺化棉纖維(ACF)對Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附動力學(xué)、吸附等溫線、pH值影響以及對Cu~(2+)的檢測特性研究。研究表明,在pH為5時,ACF對Cu~(2+)理論最大吸附量1.8406 mmol/g,同時通過ACF-Cu的吸光率和Cu~(2+)的初始濃度之間的線性關(guān)系建立標(biāo)準(zhǔn)曲線,可用于簡單快速測定水體Cu~(2+)的濃度。在pH為7時,質(zhì)子化作用減弱,ACF材料對Cd~(2+)有理論最大吸附容量為1.5723 mmol/g。(2)使用SI-ATRP技術(shù)研究制備卟啉功能棉纖維(CPT),對材料的SI-ATRP的反應(yīng)時間、TMPyP最佳濃度等條件進(jìn)行優(yōu)化;研究CPT材料對Cd~(2+)的吸附動力學(xué)、吸附等溫線、pH值影響以及對Cd~(2+)的檢測特性研究。研究表明,Cd~(2+)和卟啉之間的特殊絡(luò)合(坐在卟啉環(huán)的核上)反應(yīng)使CPT材料對Cd~(2+)表現(xiàn)出快速(2 min)檢測并伴隨有明顯的顏色變化從褐色到深綠色。在pH為7時,通過CPT-Cd的吸光率和Cd~(2+)的濃度之間的線性關(guān)系,用于簡單快速測定Cd~(2+)的濃度。CPT材料在較寬的濃度范圍對Cd~(2+)表現(xiàn)出增強(qiáng)的吸附,符合Langmuir模型,表明吸附模型是單層吸附,有理論最大吸附容量0.8638 mmol/g。熱力學(xué)性質(zhì)表明吸附過程在較高溫度時是自發(fā)進(jìn)行的過程,表明吸附過程為吸熱反應(yīng)。(3)在ACF和CPT材料的基礎(chǔ)上,使用SI-ATRP技術(shù)研究制備有兩段聚合物刷修飾的棉纖維材料(Cotton-PGMA(DETA)-PSMP-TMPyP,CPDPT),研究吸附增強(qiáng)的CPDPT對Cd~(2+)的吸附動力學(xué)、吸附等溫線、pH值影響以及對Cd~(2+)的檢測特性研究。利用掃描電子顯微鏡SEM、紅外光譜FTIR、X射線電子能譜XPS等對材料化學(xué)構(gòu)成進(jìn)行表征,XPS證明了CPDPT材料表面成功接枝胺基和TMPyP。研究表明,CPDPT材料對Cd~(2+)在表現(xiàn)出快速顯色,吸光率在10 min內(nèi)能達(dá)到飽和的90%,在pH為7時,順利建立CPDPT-Cd的吸光率和Cd~(2+)的濃度之間的線性關(guān)系,用于簡單快速測定Cd~(2+)的濃度。CPDPT材料在較寬的濃度范圍對Cd~(2+)表現(xiàn)出增強(qiáng)的吸附,符合Langmuir模型,并有理論最大吸附容量1.6215 mmol/g。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X832;O647.3

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本文編號：1571546