含氮功能炭材料CCPEI的合成及其对重金属离子吸附
文章编号:1001-9731(2014)16-16079-06
含氮功能炭材料CCPEI的合成及其对重金属离子吸附?
陈一曦,高建峰,胡拖平,平伟光,周文霞
(中北大学理学院,太原030051)
摘一要:一以聚乙烯亚胺(PEI)为原料,通过环氧氯丙烷(ECH)化学交联改性的方法制备了网络状交联聚乙烯亚胺(CPEI),然后在氮气氛围中,经一定条件炭化制得了含有丰富含氮功能基团的新型吸附材料(CCPEI)三通过氮吸附等温线分析了样品的孔结构,通过FT-IR表征比较PEI二CPEI以及CCPEI的官能团,并通过SEM观察CCPEI的表面形貌三结果表明, CCPEI保留了大量的胺基活性基团,并经过炭化形成一部分表面微孔结构三初步探索了CCPEI对不同金属离子的吸附性能,结果表明,CCPEI对Cu2+二Pd2+二Al3+二Ce3+二La3+均具有较大的吸附容量,分别达到63.776,83.007,20.7113,37.506和14.148m g/g;采用静态法研究了CCPEI对Cu2+的结合特性以及温度二p H值等对吸附的影响三
关键词:一功能炭材料;聚乙烯亚胺;化学改性;吸附;
金属离子
中图分类号:一TB332文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.16.018
1一引一言
废水中重金属污染已成为当前最严峻的环境问题之一,因此去除以及富集回收废水中的重金属离子已成为全球污水治理研究的热点[1-3]三去除废水中有害重金属的方法有很多,诸如化学沉淀法二膜过滤法二絮凝法二溶剂萃取法以及吸附法等三由于吸附法处理重金属废水具有高效二经济二简便二选择性好等优点,目前是去除重金属离子应用最广泛也是最有前途的方法[4-6]三
聚乙烯亚胺(p ol y eth y leneimine,PEI)是一种新型重金属离子捕集剂[7-8],其分子中含有的胺基对部分重金属离子具有较强的螯合能力,在含重金属废水处理方面有广泛的应用前景三李嘉等[9]合成了一种含二硫代氨基甲酸基团的高分子螯合剂DTC,采用不同种类的多胺或聚乙烯亚胺与二硫化碳反应得到构成重金属螯合剂,但PEI本身存在着易溶于水二质软二难成形及易流失等缺点,极大地局限了其在离子吸附的应用范围三目前炭化材料因其较好的比表面性质,耐高温,抗
辐射,对各种酸碱环境有很高稳定性,而且本身无毒,
环境友好,一跃成为最热门的吸附剂或固相萃取材料,
用于从水体中吸附分离富集重金属离子[10-13]三因此本文以环氧氯丙烷对聚乙烯亚胺进行化学交联改性,并
在一定条件下炭化,制备出性质稳定二耐酸碱程度较
高二吸附性能好的新型吸附材料三这种改性结合炭化
处理制备的材料,既克服了聚乙烯亚胺存在的上述缺
点,又发挥了炭化材料化学稳定性,达到充分利用聚乙
烯亚胺和增强其吸附性能的目的三初步探索了该材料
对Cu2+二Pd2+二Al3+二Ce3+二La3+几类离子的吸附性能,并深入考察了该材料对Cu2+结合特性,以期为制备新型炭化功能吸附材料提供理论参考三
2一实一验
2.1一试剂与仪器
聚乙烯亚胺(分子量20000~30000,武汉强龙化工新材料有限责任公司),化学纯;环氧氯丙烷(上海嘉辰化工有限公司),分析纯,其它试剂均为分析纯级三2.2一CCPEI的制备
称取一定量的50%的PEI单体溶液用蒸馏水稀释至一定比例,搅拌至充分溶胀后,用0.1mol/L的NaO H溶液调至体系p H值=8,在30?搅拌下逐滴加入化学计量ECH的乙醇溶液,滴加完毕后持续搅拌反应2h三最后于150?油浴上加热蒸干溶剂,得到至凝胶状交联产物,用水和无水乙醇洗涤数次,置于真空烘箱中烘干,由此获得的网络状交联聚乙烯亚胺记为CPEI三取适量CPEI置于炭化炉中,在氮气保护下以2?/min升温至一定温度并恒温2h得到炭化材料三待自然冷却后将产物取出,用蒸馏水反复洗涤至中性,抽滤分离出产物微粒,真空干燥至恒重,由此获得的含氮功能基团吸附材料记为CCPEI三
2.3一CCPEI的表征
使用4800S型红外光谱仪(日本岛津)采用KBr压片法测定吸附材料CCPEI的红外光谱;使用vario EL CUBE型元素分析仪(德国elementar)对产品进行元素
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陈一曦等:含氮功能炭材料CCPEI的合成及其对重金属离子吸附
?基金项目:国家国际科技合作专项资助项目(2011DFA51980);山西省自然科学基金资助项目(2013011040-3);山西省攻关资助项目(20130321022-02)
收到初稿日期:2014-04-09收到修改稿日期:2014-06-20
通讯作者:胡拖平,E-mail:hutuo p in g sx@https://www.wendangku.net/doc/7212356723.html,;高建峰,E-mail:j ianfen gg ao@https://www.wendangku.net/doc/7212356723.html,
作者简介:陈一曦一(1988-),女,太原人,在读硕士,师承高建峰教授,从事功能性炭材料合成研究三