聚乙烯亚胺_羧甲基纤维素的合成及对金属离子的吸附性能.docx
高分子材料科学与工程卷。 30、没有。 ＲMATEＲＲ． 2014 聚乙烯亚胺-羧甲基纤维素的合成及其对金属离子的吸附性能 张继国，东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨； 哈尔滨疾病预防控制中心化学科（黑龙江哈尔滨） 摘要：采用羧甲基纤维素以纤维素（CMC）为基质，戊二醛（GA）为交联剂，将聚乙烯亚胺（PEI）交联而成与羧甲基纤维素反应制备聚乙烯亚胺-羧甲基纤维素。 吸附剂（PEI-CMC）。 采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱等手段表征了PEI-CMC的结构，测定了其对Cu的吸附性能，以及pH值、时间、金属离子初始浓度对吸附的影响。被研究了。 影响。 由此得出GA的反应比例为：当反应温度为25℃时，合成的PEI-CMC13.23%PEI的反应比例为mL。 随着戊二醛用量（质量分数2.5%）的增加，PEI-CMC的反应产率先增加后减小。 在pH 14范围内，溶液pH的变化对PEI-CMC的交联度没有影响。 在实验范围内，PEI-CMC吸附剂对Cu的吸附能力随着pH值的增加而增加。 CMC的吸附在后期达到平衡，吸附动力学符合准二级反应动力学模型。
由于Cu的吸附量在开始时迅速增加，随后达到饱和，吸附等温线数据与模型一致，且Cu的最大吸附容量。 聚乙烯亚胺； 铜离子； 铅离子； 镉离子； 吸附分类号：TQ352.79 文献标识码： 文章编号：1000-7555（2014）03-0015-06 水中的重金属离子污染通常来源于冶金、印染、电镀、制革等工业生产活动。电池制造。 。 铅、镉和汞等重金属离子不可生物降解并在生物体中积累。 即使在低浓度下它们也具有毒性和致癌性，对环境和公众健康构成巨大威胁。 目前，废水中重金属离子常见的处理方法有吸附、化学沉淀、离子交换、反渗透和电解等。 其中吸附是一种经济有效的去除废水中重金属离子的方法。 近年来，纤维素、壳聚糖、海藻酸等天然高分子吸附剂因其可生物降解、经济高效、吸附容量高、选择性好等优点，被广泛应用于吸附废水中的重金属离子。 羧甲基纤维素（CMC）是一种重要的纤维素衍生物，来源广泛。 其分子中丰富的羧基和羟基可以与许多金属离子形成稳定的络合物。 聚乙烯亚胺（PEI）是一种重金属离子捕收剂。 分子链上有大量氨基，对某些重金属离子有较强的螯合能力。 本文采用戊二醛作为交联剂，将聚乙烯亚胺与羧甲基纤维素交联，制备了稳定性良好、富含羟基、羧基、氨基等官能团的聚乙烯亚胺-羧甲基纤维素吸附剂（PEI-CMC）。 PEI-CMC 的吸附特性。
结果表明PEI-CMC具有良好的吸附性能，有望在废水处理等方面得到应用。 材料与试剂 羧甲基纤维素钠：相对分子质量，分析纯，国药控股； 聚乙烯亚胺（PEI）相对分子质量3000，分析纯； 铜、铅、镉单元素标准溶液：国家标准物质中心； 戊二醛（25%）、无水乙醇和丙酮均为分析纯。 将1g羧甲基纤维素钠加入蒸馏水中，搅拌配制成羧甲基纤维素水溶液，并加入30%mL质量分数。 机械搅拌30分钟。 然后用恒压滴液漏斗滴加2.5%戊二醛溶液20mL； 滴水过程。 收稿日期：2013-08-18 基金项目：“十二五”国家科技计划项目（ ） 通讯联系人：甄**，主要从事天然高分子改性研究与教学，中高搅拌中的速度，30分钟内完成滴加，然后用蒸馏水过滤至中性，在45℃下干燥和研磨，得到棕色固体粉末吸附剂PEI-CMC。 红外光谱（FT-I）在美国公司MAGNA-IR560红外光谱仪上进行，采用KBr压片法测定。 采用扫描电子显微镜（SEM）分析：样品表面喷金后，使用美国FEI公司的扫描电子显微镜进行观察。
XPS）测试采用美国公司K-Alpha射线光电子能谱仪分析。 激发源为AKα X射线，功率约300W。 使用 0.18 eV 校正污染碳的电子结合能。 吸附性能测试采用美国公司的电感耦合等离子体质谱仪测定PEI-CMC pH值对吸附的影响：在不同的塑料瓶中配制不同-CMC的吸附剂，然后向每个塑料瓶中加入10 mL不同的溶液。 25℃振荡8小时后，取上清液，用蒸馏水稀释至刻度。 测定Cu时间对吸附的影响：在不同的塑料瓶中配制-CMC吸附剂，然后分别添加并摇匀。 不同时间取上清液，用蒸馏水稀释。 体积刻度测定Cu金属离子初始浓度对吸附的影响：配制不同浓度的Cu溶液，分别加入不同的塑料瓶中各10 mL，称量上述塑料瓶中的PEI-CMC吸附剂。 25℃振荡8小时后，取上清液，用蒸馏水定容，测定Cu合成反应原理。 戊二醛由于其特殊的化学结构而被广泛用作交联剂。 戊二醛分子中有一个羰基，羰基的碳原子带有部分正电荷。 羰基的这种结构使得很容易与一些极性基团发生亲核反应； 另一方面，羧甲基纤维素的自由基带有部分正电荷。 极化使氧原子带负电荷，聚乙烯亚胺氨基上氮原子中的未共享电子对使其具有亲核性。 这些氨基和羟基很容易与部分带正电的羰基碳相互作用。 反应，本实验采用戊二醛作为交联剂，戊二醛羰基分别与羧甲基纤维素分子上的羟基和聚乙烯亚胺分子上的氨基发生反应。 反应过程如图所示。
反应过程中也可发生羧甲基纤维素或聚乙烯亚胺的均聚，但在本实验条件下，生成的均聚物易溶于水，可在产品后处理和洗涤过程中除去。 图〃-〃onPro-戊二醛用量对PEI-CMC吸附剂收率的影响。 在PEI-CMC吸附剂的制备过程中，最终将戊二醛添加到PEI和CMC中进行交联。 反应产物mL保持戊二醛添加量不变，改变戊二醛添加量（质量分数，温度25℃，反应时间4h，戊二醛溶液添加量对产物收率的影响）吸附剂PEI-CMC见图。可以看出，当戊二醛溶液添加量小于20mL时，随着戊二醛溶液添加量的增加，PEI-CMC的收率增加；当戊二醛溶液添加量为20mL时，PEI-CMC的收率增加。 PEI-CMC的收率在达到83%后，随着戊二醛溶液用量的增加，收率继续下降，主要原因是当戊二醛溶液用量很少时，其过量而导致。戊二醛用量不足，收率很低；当二醛添加量达到20mL时，CMC已经反应，收率最高，若继续增加戊二醛溶液的用量，不会生成新的产物。 。 将产率下PEI的反应比例与PEI-CMC(20mL PEI)进行比较，在25 h的温度下，研究不同反应比例对PEI-CMC吸附剂氮含量的影响。 结果如表所示。 可以看出，随着反应比例的增加，PEI-CMC的氮含量逐渐增加。 当反应比例达到mL时,PEI-CMC的氮含量达到最大值13. 23%,反应比例继续增加,PEI-CMC变化不大。
综合考虑，确定CMC PEI较佳的合成反应比例为mL。 表〃 Ｒ Ｒ比氮 ( 3213. 23 13. 01 13. 36 PEI-CMC 的溶解度和稳定性。 CMC 与 PEI PEI-CMC 的溶解度特性比较见表。 另一种不同浓度的水溶液pH值20mL，单独添加