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1、魯東大學(xué)碩士學(xué)位論文纖維素類農(nóng)作物廢棄物接枝聚丙烯腈樹脂及其改性后吸附性能研究作者姓名：王東菊指導(dǎo)教師：陳厚、教授學(xué)科專業(yè)：高分子化學(xué)與物理研究方向：功能高分子魯東大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院二○一五年六月AThesisSubmittedtoLudongUniversityfortheDegreeofMasterGraftPolymerizationofPolyacrylonitrileontoAgriculturalResidueContainedCelluloseanditsAdsorptionPropertiesafterModificationM
2、．D．Candidate：WangDongjuSupervisor：ProfessorChenHouMajor：PolymerChemistryandPhysicsResearchInterests：FunctionalPolymerSchoolofChemistryandMaterials,LudongUniversityJune，2015摘要隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，重金屬離子的水域污染問題已嚴(yán)重地影響到人們的正常生產(chǎn)和生活，農(nóng)作物廢棄物的二次利用問題同樣引起了人們的關(guān)注。利用單電子轉(zhuǎn)移自由基聚合（SET-LRP）在農(nóng)作物廢棄物表面引入可螯合重金屬
3、離子的有效基團(tuán)，制備了一類高效，可降解型農(nóng)作物廢棄物吸附劑。SET-LRP具有反應(yīng)溫度低，聚合速率快，后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。聚丙烯腈PAN樹酯經(jīng)改性后得到的吸附材料在廢水處理中已得到廣泛的應(yīng)用。本文利用纖維含量依次增加的花生殼，小麥秸稈，玉米秸稈為反應(yīng)基體，通過SET-LRP在其表面接枝聚丙烯腈樹脂，并對(duì)制備的接枝共聚物進(jìn)行改性，重點(diǎn)研究和對(duì)比了改性聚合物對(duì)重金屬離子Hg(II)的吸附性能。以改性花生殼粉為大分子引發(fā)劑，銅粉(Cu)/N,N,N',N'-四甲基二乙胺TEMED為催化體系，采用SET-LRP方法制備了花生殼（Peanutshell）和PA
4、N的接枝共聚物Peanutshell-g-PAN。使用鹽酸羥胺與Peanutshell-g-PAN中的氰基基團(tuán)反應(yīng)，制備了含有偕胺肟基團(tuán)的AOPeanutshell-g-PAN。動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明單體AN的聚合具有一級(jí)動(dòng)力學(xué)特性。Hg(II)的吸附實(shí)驗(yàn)表明：吸附的最佳pH值為6.0；吸附動(dòng)力學(xué)過程符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)；AOPeanutshell-g-PAN吸附Hg(II)的熱力學(xué)過程符合Freundlich等溫吸附模型，最佳吸o附溫度為45C。以預(yù)處理的小麥秸稈（WSM）為反應(yīng)基體，利用羥基和2-溴異丁酰溴（BriB-Br）的?；磻?yīng)得到SET-LRP的大
5、分子引發(fā)劑。丙烯腈（AN）的聚合動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明聚合反應(yīng)具有典型的一級(jí)動(dòng)力學(xué)特征。使用鹽酸羥胺對(duì)共聚物WSM-g-PAN進(jìn)行改性，得到偕胺肟化的吸附劑AOWSM-g-PAN。AOWSM-g-PAN對(duì)Hg(II)的吸附性能實(shí)驗(yàn)表明：-1在pH=6.0時(shí)對(duì)Hg(II)的最大吸附量為4.7mmol·g；AOWSM-g-PAN對(duì)Hg(II)吸附明顯優(yōu)于反應(yīng)基體WSM；且對(duì)Hg(II)展現(xiàn)出優(yōu)異的吸附選擇性；AOWSM-g-PAN吸附Hg(II)ooo的動(dòng)力學(xué)過程符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)；在溫度為25C，35C，45C下，AOWSM-g-PANo吸附Hg(II)的熱力
6、過程均符合Freundlich吸附模型，最佳溫度為45C。以廢棄玉米秸稈為原料，使用氫氧化鉀和乙酸進(jìn)行預(yù)處理提取玉米秸稈纖維素，通過和2-溴異丁酰溴（BriB-Br）反應(yīng)制備了大分子引發(fā)劑，并將它們成功用于AN，丙烯酰胺（AM），丙烯酸甲酯（MA）的SET-LRP，分別得到接枝共聚物CS-g-PAN，CS-g-PAM，CS-g-PMA。三類單體的動(dòng)力學(xué)研究表明聚合反應(yīng)均具有一級(jí)動(dòng)力學(xué)特性。使用鹽酸羥胺改性CS-g-PAN和使用氫氧化鈉改性CS-g-PMA，分別得到含偕胺肟基團(tuán)和羧基基團(tuán)I的吸附劑AOCS-g-PAN和COCS-g-PMA。吸附劑CS
7、-g-PAN，CS-g-PAM，AOCS-g-PAN和COCS-g-PMA對(duì)Cd(II)，Hg(II)，Hg(II)和Hg(II)具有最佳吸附且吸附量分別為1.42-1-1-1-1mmol·g，2.26mmol·g，8.04mmol·g和3.92mmol·g。AOCS-g-PAN吸附Hg(II)的動(dòng)力學(xué)過程較好的符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)。AOCS-g-PAN對(duì)Hg(II)的等溫吸附表明，吸附過程可以用Freundlich等溫模型描述。關(guān)鍵詞：?jiǎn)坞娮愚D(zhuǎn)移自由基聚合，高效吸附劑，農(nóng)作物廢棄物，吸附，金屬離子IIAbstractWiththerapiddevel
8、opmentofindustryandagriculture,thepollutionofheavymetalionsin
