聚丙烯酸_丙烯酰胺高吸水性树脂吸附性能

第7期
谢建军等: 聚丙烯酸/ 丙烯酰胺 高吸水性树脂吸附性能
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的吸液性能 ( 吸液倍率和吸液动力学) , 以及聚( 丙 烯 酸 钠- 2- 丙 烯 酰 胺 基- 2- 甲 基 丙 磺 酸 钠 ) [ 6] 在 CuCl2 、Co Cl2 、N iCl2 溶液中单体配比、溶液初始 浓度对 Cu2+ 、Co2+ 、N i2+ 吸附量的影响; 2- 丙烯 酰胺基- 2- 甲基丙磺酸钠单体用 量增加, 金属 离子 吸附量减小; 而溶液初始浓度增加, 吸附量增加, 且吸附量顺序为 Cu2+ > Co2+ > N i2+ 。L ee 等[ 7] 也 研究了不同 ( 丙烯酸钠- 磺酸 甜菜碱) 型交 联共聚 物在 CuCl2 溶液中磺 酸甜菜碱类型、初始溶液 浓 度、样品用量对 Cu2+ 吸附性能的影响; Cu2+ 吸附 量随聚合物类型而变, Cu2+ 吸附量随样品用 量增 加而出现最大值。K avakli 等[ 8] 研究了四氮杂环四 癸烷 ( cyclam ) 改善的 聚 ( 对氯苯乙烯- 二甲 基丙 烯酸乙二醇酯 [ P ( p- CM S- EGDMA ) ] 在不同溶液 pH 下单一金属 Cu2+ 、Co2+ 、N i2+ 、Zn2+ 溶液 中 溶液初始浓度对各自离子吸附量的影响, 以及其二 元与四元金属离子溶液中金属离子吸附选择性; 对 单一金属 Cu2+ 、Co2+ 、N i2+ 、Zn2+ 溶液, 吸附量 依 次 为 232 1、 119 2、 132 1、 116 8 g g- 1 P( p- CM S- EGD MA ) , 3 m ol L - 1 H N O 3 溶 液 中 95% 以上的已 吸附金属 离子能在 48 h 内被解吸; 研究范围内金属离子的选择性吸附顺序为 Cu2+ N i2+ > Zn2+ > Co 2+ 。郑庆锋等[ 9] 研究聚 ( N- 乙烯 基甲酰胺/ 丙烯腈) 水解产物对 Cu2+ 、Cr3+ 、Co2+ 及 N i2+ 的吸附后得到, 它具有很高的吸附 能力并 可反复使用。K asgoz 等[ 10] 将聚丙烯酰胺树脂胺基 化和磺 甲 基 化, 在 不同 的 pH 值 下 考 察 树 脂 在 Cu2+ 、Cd2+ 、Pb2+ 混合离子溶液中对金属 离子的 选择性吸附, 发现胺基化的树脂对 Cu2+ 有很好的 选择性, 而磺甲 基化则对 Pb2+ 有很好的 选择性。 Shukla 等[ 11] 研究了改性黄麻纤维对 Cu2+ 、N i2+ 、 Zn2+ 的吸附, 其吸附过程服从 L angm uir 等温吸附 模型, 吸附量随溶液 pH 值增加而增加。
0 5% ) , 混合均匀得水 相。N 2 保护下, 将上述水
相在约 40 min 内加入油相中, 通 N 2 30 min, 70
反应 90 min, 冷 却, 滤去 环 己 烷 ( 回 收 反 复 利
用) , 用甲醇洗 涤数次得到白 色颗粒, 60 干燥,
得 PAAAM。
1 3 吸附性能的测试 1 3 1 单金属离子条件下吸附性能测试 一组为
第 58 卷 第 7 期 2007 年 7 月
化
工
学
报
Journal o f Chemical Industry and Eng ineering ( China)
Vo l 58 N o 7 July 2007
研究简报 聚丙烯酸/ 丙烯酰胺高吸水性树脂吸附性能
谢建军1 , 梁吉福2 , 刘新容2 , 刘 赛2
环己烷、氯化铜、氯化镍、氯化钴等为市售分析纯
或化学纯, 均由广州化学试剂厂提供。
仪器: 原子吸收光谱仪 ( Z- 8000) , 日本岛津。 1 2 聚丙烯酸/ 丙烯酰胺树脂的制备
在装有 回 流冷 凝 管、搅 拌 装置、N 2 导管 的
500 m l 四颈瓶中加入 240 m l 环己烷及 0 5% ( 对
Centr al South Univ er sity of F orestr y and T echnology , Changsha 410004, H unan, China; 2 I nstitute o f Poly mer M ater ials , X iangtan Univers ity , X iang tan 411105, H unan, China)
2006- 05- 24 收到初稿, 2007- 04- 23 收到修改稿。 联系人及第一作者: 谢建军 ( 1964 ) , 男, 教授。 基金项 目: 湖南 省科 技厅 科技 计划项 目 ( 05NK3052) ; 中南 林业科技大学人才启动基金项目。
Received date: 2006- 05- 24. Corresponding author: Prof. X IE Jianjun. E - mail: xiejian jun12@ sin a com cn Foundat ion item: su pport ed by t he Science an d Techn ol ogy Program of Hunan Province ( 05NK 3052) , and the Talented Foundation of Cent ra-l Sout h U niversit y of Fores t ry & Techn ol ogy.
单体质量) SP- 60, 升温到 70 , 搅拌至油相为透
明状。取适量 AA, 冰水浴下用 NaOH [ 40% ( 质
量) ] 水溶液中和到预定中和度, 再依次加入适量
AM ( 如 AA AM = 6 1, 或 5 1) 、交联剂 ( 对 单体质量 的 0 06% ) 和 引发 剂 ( 对 单 体 质量 的
Duran 等[ 12] 采 用60 Co- 合 成 PA A A M, 并 将 其应用于染料 Janus 蓝 B ( JGB) 、Congo 红 ( CR) 的吸附分 离, 结 果表明, 对 JGB 的 吸附 量较高, 而对 CR 不能吸附; P AAAM 水凝胶能成功地用于 包含某些纺织染料废 水的纯化分离。对 PAAA M 吸附茶碱的解吸遵循非费克扩散机理[ 13] 。L i 等[ 14] 成功地将 PA A A M 水凝胶应用于含 Cu2+ 、Cd2+ 溶 液中的回收和分离纯化, 也可应用于示踪环境分析 如薄膜扩散梯度 ( DGT ) 技术。
本文主要研究了聚丙烯酸/ 丙烯酰胺高吸水性
树脂在 CuCl2 、N iCl2 、Co Cl2 溶液中的吸附行为及 溶液 pH 和 初始 浓 度对 树 脂吸 附 Cu2+ 、N i2+ 及 Co2+ 的影响, 同时还探讨了该树脂对 Cu2+ 、N i2+ 及 Co2+ 的选 择 吸附 情况 及吸 附 重复 使用 性, 这 对于上述离子 的富集 和分离 具有重 要的实 用
P AAAM 干树 脂约 0 3000 g 置于上 述各溶 液中,
Abstract: Po ly ( acry lic acid- co- acr ylamide ) ( P AAAM ) r esin w as prepared f rom acr ylic acid ( AA ) and acry lam ide ( AM ) by inver se suspension polym er izat ion T he adsor pt ion of m et al io ns on P AAAM resin dif fered greatly at diff er ent pH v alues and initial concent rat io ns T his pro vided a t heor et ical basis for the application of P A A A M resin t o separat e t ransit ional m et al ions Cu2+ , N i2+ , Co2+ T he select ivity fo r com pet itive adsorpt ion on P A A A M r esin in Cu2+ , N i2+ and Co2+ binary and t ernar y mix ed ion solut io ns w ere invest igat ed It w as fo und t hat t here w as higher select iv ity on P AAAM resin f or Cu2+ io ns compar ed w it h o ther m et al io ns used in t his study .
离子, 尤其是重金属离子的富集、分离及回收, 具 有 广 泛 的 应 用 价 值[ 4] 。 聚 丙 烯 酸/ 丙 烯 酰 胺 ( P AAAM ) 是最常见的一种超强吸水剂, 但目前 国内外文献中鲜有关于 PAAAM 对重金属离子吸
Baidu Nhomakorabea附的研究报道。
L ee 等研究了交联 聚( 丙 烯酸钠- N , N- 二甲基 ( 丙烯酰胺基丙基) 丙磺酸胺) [ 5] 、聚( 丙烯酸钠- 2丙烯酰胺基- 2- 甲基丙磺酸钠) [ 6] 、交 联聚( 丙烯酸 钠- 磺酸甜菜碱) [ 7] 在 CuCl2 、Co Cl2 、N iCl2 溶液中
pH 值 对树 脂吸 附性 能的 影响: 2 mmo l L - 1 的 CuCl2 、N iCl2 、CoCl2 溶液 500 ml, 用 1 mol L- 1 H Cl 与 NaOH 调节溶液的 pH 值在 2 0~ 7 0; 另
一组为初始浓度 对树脂吸附 性能的影 响: 500 m l
pH = 6 0 的 不同 浓度 CuCl2、NiCl2、CoCl2 溶液 ( 0 001 ~ 0 025 mol L - 1 ) ; 分 别 称 取 上 述
Absorbency and adsorption of poly( acrylic acid-co- acrylamide) superabsorbent
XIE Jianjun1, LIANG Jifu2, LIU Xinrong2, LIU Sai2
( 1 College of Materials S cience and Engineer ing , I nstitute of R heology and M aterials Engineer ing ,
( 1 中南林业科技 大学材料科学与工程学院, 流变力学与材料工程研究所, 湖南 长沙 410004; 2 湘潭大学高分子 材料研究所, 湖南 湘潭 411105)
关键词: 高吸水性树脂; 离子吸附; 反相悬浮聚合; 丙烯酸; 丙烯酰胺; 聚丙烯酸/ 丙烯酰胺 中图分类号: T Q 325 7; T B 34; O 647 31+ 4 文献标识码: A 文章编号: 0438- 1157 ( 2007) 07- 1762- 06
价值。
1 实验部分
1 1 化学试剂及仪器
试剂: 丙烯 酸 ( AA ) , 化学 纯, 用 前减 压蒸
馏; 丙 烯 酰 胺 ( AM ) , 分 析 纯; 过 硫 酸 钾 ( KP S) 、N , N- 亚甲 基双 丙烯 酰胺 ( NM BA ) , 重
结晶后使用, 均 由上海 化学试 剂厂提 供; SP- 60、
Key words: superabsorbent ; ion adsorption; inverse suspension po lymerizat ion; acrylic acid; acry lam ide; poly( acrylic acid- co- acr ylamide)
引言
许多工业过程, 如电镀、制革、采矿、炼钢、 染色等, 会产生大量含有重金属离子的废水, 释放 到环境中将会危害 人类健康以及 其他的生物。因 此, 对重金属离子废水的治理一直是人们关注和研 究的重点和难点。对废液中的重金属离子吸附回收 是一种行之有效的方法[ 1-3] 。超强吸水剂不仅是一 种重要的吸水及保水材料, 而且还可用于各种金属