煤聚乙烯亞胺交聯(lián)復合螯合吸附劑的制備及性能研究

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1、分類號：X703密級：碩士學位論文煤/聚乙烯亞胺交聯(lián)復合螯合吸附劑的制備及性能研究StudyonPreparationandPerformanceoftheCoal/PEICrosslinkedCompositeChelatingAdsorbent申請人姓名：王藝指導教師：劉轉(zhuǎn)年（校內(nèi)）孫長順（校外）專業(yè)名稱：環(huán)境工程研究方向：污染治理材料西安科技大學二〇一五年六月學位論文誠信聲明書本人鄭重聲明：所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及其取得的研究成果。盡我所知，除了文中加以標注和致謝的地方外

2、，論文中不包含其他人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含本人或其他人在其它單位已申請學位或為其它用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了致謝。申請學位論文與資料若有不實之處，本人愿承擔一切相關(guān)責任。學位論文作者簽名：日期：學位論文知識產(chǎn)權(quán)聲明書本人完全了解學校有關(guān)保護知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：在校期間所做論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬于西安科技大學。學校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版。本人允許論文被查閱和借閱；學?？梢怨急緦W位論文

3、的全部或部分內(nèi)容并將有關(guān)內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其它復制手段保存和匯編本學位論文。保密論文待解密后適用本聲明。學位論文作者簽名：指導教師簽名：年月日論文題目：煤/聚乙烯亞胺交聯(lián)復合螯合吸附劑的制備及性能研究工程領(lǐng)域：環(huán)境工程碩士生：王藝（簽名）指導老師：劉轉(zhuǎn)年（校內(nèi)）（簽名）孫長順（校外）（簽名）摘要重金屬污染已成為當今最為嚴重的問題之一，直接危害人類和生物的健康。目前最常用的的方法為吸附法。為了解決目前螯合劑無法兼?zhèn)淞己脧姸扰c螯合特性的問題，本文以球磨后的褐煤超微煤粉、聚乙烯亞胺

4、(PEI)為原料制備出一種新型煤/PEI交聯(lián)復合螯合吸附劑。變質(zhì)程度較低的褐煤被選擇做為研究原材料，利用高能球磨制得超微煤粉，通過反應(yīng)將聚乙烯亞胺(PEI)接枝到超微煤粉表面，并使其交聯(lián)成型制得煤/聚乙烯亞胺交聯(lián)復合螯合吸附劑。該反應(yīng)分為兩部進行：接枝和交聯(lián)。接枝階段考察了以下因素：接枝方法、偶聯(lián)劑的種類和用量以及接枝反應(yīng)的時間和溫度；交聯(lián)階段考察了：交聯(lián)劑的種類和用量，交聯(lián)反應(yīng)的時間和溫度等因素。采用單因素法，根據(jù)重金屬離子的吸附量情況來確定出最佳的制備工藝?？疾炝俗罴褩l件下制備的煤/PEI交聯(lián)復合螯合

5、吸附劑2+2+2+分別對重金屬離子Pb、Cu、Cd吸附動力學和等溫線，并進行線性擬合。結(jié)果表明，煤/PEI交聯(lián)復合螯合吸附劑的最佳制備工藝及參數(shù)為：接枝反應(yīng)階段：通過機械力偶聯(lián)方式利用KH550制得改性煤粉，KH550用量為煤粉質(zhì)量的3%；接枝溫度為40℃，時間為4h，煤粉與PEI質(zhì)量比為30:1；交聯(lián)反應(yīng)階段：在堿性條件下，選2+2+擇環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑，交聯(lián)溫度、時間分別為40℃和3h。對重金屬離子Cu、Pb、2+-1-1-1Cd吸附量分別為59.88mg?g，48.54mg?g，40.24mg?g

6、，且均符合二級動力學和Langmuir等溫式。對褐煤煤粉、接枝產(chǎn)物、終產(chǎn)物以及吸附重金屬離子的物理、化學結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的分析表征主要采用工業(yè)元素分析、紅外光譜分析（FTIR）、掃描電鏡（SEM）、N2吸附等方式，以確定制備以及吸附機理。-1-1-1褐煤煤粉的主要吸收峰為：在2920cm、1457cm、803cm附近為-CH2振動吸收-1-1峰，1035cm為Si-O對稱伸縮振動峰，1618cm附近為C-N-H的弱振動吸收峰。比較接枝煤粉的紅外光譜圖與褐煤煤粉的紅外光譜圖可以看出，C-N-H的振動吸收增強。-1

7、因此可以確定聚乙烯亞胺（PEI）接枝到煤粉表面。終產(chǎn)物主要吸收峰為：2870cm和-1-11475cm處為C-H鍵的伸縮振動，3100cm處的較大寬峰位-COOH與C-H鍵共同形成，-1-11250cm處為芳烴中C-H吸收峰，1650cm處的強烈吸收峰為C=O伸縮振動。吸附重-1-1-1金屬離子后的主要吸收峰為：3417cmN-H伸縮振動，1629cmN-H彎曲振動，1400cm強峰明顯，為C-N伸展酰胺。通過峰值的出現(xiàn)、消失和振動的增強和減弱過程可以看出煤/聚乙烯亞胺交聯(lián)復合螯合吸附劑（終產(chǎn)物）對重金屬

8、離子具有良好的吸附性能，同時推斷出制備及吸附反應(yīng)機理。掃描電鏡（SEM）圖譜可以清晰看到褐煤及終產(chǎn)物的表面結(jié)構(gòu)分布，N2吸附確定褐煤、終產(chǎn)物以及吸附后的孔容、空面積和孔徑之間的關(guān)系。關(guān)鍵詞：褐煤；聚乙烯亞胺（PEI）；重金屬離子；螯合吸附研究類型：應(yīng)用研究Subject:StudyonPreparationandPerformanceoftheCoal/PEICrosslinkedCompositeChelatingAdsor