【正文】 析與表征接枝產(chǎn)物吸附性能的探討傅里葉紅外光譜分析：16 件 電子掃描電鏡分析： 4 件分光光度計分析：17 件 火焰式原子吸收光譜分析：13 件差熱分析： 1 件第二章 實驗部分 實驗主要儀器設(shè)備設(shè)備名稱 設(shè)備型號 生產(chǎn)廠家電子天平 BS224S 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機 DHG9076A 上海精密實驗設(shè)備有限公司磁力攪拌器 852 金壇市富華儀器有限公司手提式抽慮泵 AP01P 天津奧特賽斯儀器有限公司傅里葉紅外光譜儀 Tensor 27 德國布魯克光學(xué)公司掃描電子顯微鏡 S3000N 日本 HITACHI 公司紫外可見分光光度計 WFJ2100 UNICO 公司原子吸收分光光度計 AA7000 重慶儀器九廠 實驗主要試劑試劑名稱 試劑規(guī)格 生產(chǎn)廠家 C:\Progam Files\OUSa\℃.0 ℃ s 15/042934583676 2516 1801 16231436 1071 1015948687567977160100150202250300350 Wavenumber cm13040506070809010Transmitance [%] Page 1of殼聚糖 AR，脫乙?；龋?5% 成都科龍試劑廠海泡石 原礦 河南省南陽市磊寶海泡石加工有限公司乙酸 分析純 成都金誠化工試劑廠丙酮 分析純 成都化學(xué)試劑廠硝酸鈰銨 分析純 成都科龍試劑廠硝酸 分析純 成都鑫源試劑有限公司無水乙醇 分析純 成都科龍試劑廠乙二醛 化學(xué)純 成都金城化工試劑廠硝酸銅 分析純 成都科龍試劑廠 海泡石的提純改性由于天然海泡石礦品位低，雜質(zhì)含量較高，且表面酸性弱、通道小、熱穩(wěn)定性不好，這些弱點限制了海泡石的應(yīng)用。 C:\Progam Files\OUSa\℃.0 ℃ s 15/0429143616393483687 107613801020 100150202250300350 Wavenumber cm102040608010Transmitance [%] Page 1of圖 21 海泡石提純后的紅外光譜圖海泡石原礦經(jīng)過提純后，其中的雜質(zhì)大部分被去除，但從紅外光譜圖中可以看到，經(jīng)提純后的海泡石還有一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)將在后面的酸改性中進一步去除。改性的程度受酸的濃度、改性時間等影響。抽濾干燥后，研磨成粉末狀備用。未經(jīng)酸處理的海泡石基本上無離子交換能力，而經(jīng)過酸處理的海泡石其離子交換能力增強。同時，通過酸改性后，某些峰吸收強度變小甚至消失，說明海泡石中的某些雜質(zhì)被去除。通常采用偶聯(lián)劑或表面處理劑對海泡石表面進行有機改性。硅烷偶聯(lián)劑的通式為 RSi(CH)nX3，式中R 代表氨基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基團，X 代表能夠水解的基團，如鹵素、烷氧基、酰氧基等。硅烷中可水解基團 X 在水中發(fā)生水解，形成硅烷醇：X 3Si(CH2)nY + 3H2O → (HO)3Si(CH2)nY + 3HX 。本實驗采用 γ氨基丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑（KH550）接枝殼聚糖高分子，其發(fā)生的反應(yīng)如下：與高分子中氨基發(fā)生反應(yīng)：圖 25 硅烷偶聯(lián)劑與高分子中氨基反應(yīng)機理與高分子中羥基發(fā)生反應(yīng)：圖 26 硅烷偶聯(lián)劑與高分子中羥基反應(yīng)機理實驗制定了一固定反應(yīng)條件：在溫度為 80℃時，加入殼聚糖的量為 、海泡石的量為 ，在引發(fā)劑硝酸鈰銨的引發(fā)下反應(yīng) 2h，引發(fā)劑用量為殼聚糖質(zhì)量的 16％，硅烷偶聯(lián)劑用量為海泡石的 %。將沉淀放置在丙酮溶液中，攪拌 30min 后過濾水洗，真空干燥至恒重。而實驗中加入的硝酸鈰銨是一種氧化還原引發(fā)劑，是產(chǎn)生自由基聚合反應(yīng)活性中心的物質(zhì)。利用氧化還原引發(fā)劑可降低分解活化能，從而可以使聚合反應(yīng)在較低的溫度下進行，有利于節(jié)省能源,可改善聚合物性能 [1317]。分別配制不同濃度的亞甲基藍溶液,用分光光度計在 665nm 處以蒸餾水為空白測定各溶液的吸光度（表 21） 。離心分離并取上清液，用分光光度計在 665nm 處測定溶液的吸光度，根據(jù)吸附前后溶液中亞甲基藍的濃度差，計算出亞甲基藍吸附后的平衡濃度，根據(jù)下式計算平衡吸附量 q（mg/g） 。 接枝產(chǎn)物對金屬離子 Cu2+的吸附為了避免實驗所用的器皿污染溶液，在實驗前，將實驗所用玻璃儀器在1：10 的硝酸溶液中浸泡兩天。q=(C 0C)50/1000m。保持其它實驗條件不變（反應(yīng)溫度 80℃，海泡石質(zhì)量 ，硝酸鈰銨為殼聚糖質(zhì)量的 16％，偶聯(lián)劑的量為 %） ，改變反應(yīng)時間，將反應(yīng)時間設(shè)為1h、2h、（對其接枝產(chǎn)物分別命名為 4 號接枝產(chǎn)物） 。保持其它實驗條件不變（反應(yīng)時間 ，海泡石質(zhì)量 ，硝酸鈰銨為殼聚糖質(zhì)量的 16％， ，偶聯(lián)劑的量為 %） ，改變反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度設(shè)為 40℃、60℃、80℃（對其接枝產(chǎn)物分別命名為 7 號接枝產(chǎn)物） ，測定接枝率與接枝效率隨反應(yīng)溫度變化的規(guī)律。保持其它實驗條件不變（反應(yīng)時間 ，反應(yīng)溫度 80℃，硝酸鈰銨為殼聚糖質(zhì)量的 16％，海泡石的量為 ） ，在海泡石表面改性時，改變偶聯(lián)劑的用量，將偶聯(lián)劑的量設(shè)為 1%、%、%、%， （對其接枝產(chǎn)物分別命名為11117 號接枝產(chǎn)物）測定接枝率與接枝效率隨偶聯(lián)劑量的規(guī)律，得到的結(jié)果如下：表 35 不同偶聯(lián)劑用量條件下接枝情況與吸附性能偶聯(lián)劑用量 1% % % %接枝率 220% 246% 242% 246%接枝效率 73% 82% 81% 82%偶聯(lián)劑是本實驗中比較重要的一部分，如果使用不當(dāng)，可能接枝反應(yīng)就無法進行，殼聚糖與海泡石即無法復(fù)合。q=(C 0C)50/1000m。同時，吸附劑用量影響對亞甲基藍的去除效果，吸附劑用量越大，對重金屬去除效率越高，吸附容量則隨吸附劑用量的增大而降低。表 38 不同反應(yīng)溫度條件下制備的接枝產(chǎn)物對亞甲基藍的吸附反應(yīng)溫度 40℃ 60℃ 80℃吸光度 平衡吸附量 去除率 % % %由表 38 可以看出，隨反應(yīng)溫度的升高，接枝產(chǎn)物的吸附效果越好表 39 不同引發(fā)劑含量條件下制備的接枝產(chǎn)物對亞甲基藍的吸附引發(fā)劑含量 12％ 16％ 20％吸光度 平衡吸附量 去除率 % % %由表 39 可以看出，接枝產(chǎn)物的吸附效果由引發(fā)劑含量的增大而降低，但是，引發(fā)劑含量過少，接枝反應(yīng)就無法進行，綜合考慮下，選擇偶聯(lián)劑用量為16％表 310不同海泡石單體用量條件下制備的接枝產(chǎn)物對亞甲基藍的吸附海泡石單體用量 2g 吸光度 平衡吸附量 去除率 % % %由表 310 可以看出，隨著海泡石單體的增加，其吸附效果增加的原因可能是由于接枝產(chǎn)物中包含了海泡石的緣故。 Cu2+的吸附分別將 、 接枝物與 100mg/L 的 Cu(NO3)3溶液 50ml 加入到錐形瓶中，在室溫下攪拌 1h 使之反應(yīng)。式中，C 0,C 分別為吸附前、后溶液的濃度（mg/L） ，m 為吸附劑的質(zhì)量。將 殼聚糖、海泡石分別與 100mg/L 的 Cu(NO3)3溶液 50ml 加入到錐形瓶中，在室溫下攪拌 1h 使之反應(yīng)。處于殼聚糖與海泡石的中間。中紅外光譜區(qū)可分成 4000 cm1—1300 cm1（特征頻率區(qū)）和 1300 cm1 —400 cm1（指紋區(qū)）兩個區(qū)域。圖 32為 80℃下合成的接枝共聚產(chǎn)物的紅外光譜圖。而且在 2918cm1處和 2850cm1處的吸收強度也變小，它可能是殼聚糖殘基上甲基和次甲基的 CH 伸縮振動峰，也可能是殼聚糖上 RNH(+)X(),即 R 基取代殼聚糖分子中的NH。掃描電鏡在礦物中主要應(yīng)用于觀察礦物表面的結(jié)構(gòu)，同時還可利用從樣品發(fā)出的其他信號作微區(qū)成分分析。其他接枝產(chǎn)物的掃描電鏡也有此特征。圖 311 接枝產(chǎn)物的差熱曲線由圖 311 可以看出當(dāng)加熱溫度到 73℃時，出現(xiàn)了一個吸熱谷，接枝產(chǎn)物開始失去結(jié)晶水，質(zhì)量減少 %。結(jié)論本實驗主要研究了高分子材料殼聚糖與改性后的無機礦物材料海泡石接枝共聚物的制備。所得結(jié)論如下：（1）通過實驗，確定硅烷偶聯(lián)劑的用量為海泡石質(zhì)量的 %。掃描電鏡觀察到，呈片狀的殼聚糖與呈棒狀的海泡石交錯的分布著，同時可以可以到海泡石的孔隙。去除率達到 80