学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

LPAAM复合高吸水树脂的制备及性能

作　者: 何新建
导　师: 谢建军
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 林产化学加工工程
关键词: 高吸水树脂木质素丙烯酸丙烯酰胺
分类号: TQ324.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 89次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

高吸水树脂是一种具有超强吸水能力的新型功能高分子材料,其保水能力非常好,由于其优良的特性,高吸水树脂已引起广大科技工作者的兴趣,并进行了大量研究,已在农林园艺、生理卫生用品、医药、土壤改良等方面取得了广泛的应用。随着石油资源的日益匮乏和人们环保意识的不断增强,利用可再生的天然资源制备高吸水树脂是当今研究的重要课题之一。木质素来源广泛,可再生,无毒价廉,其开发和利用有着重要价值。目前工业木质素的主要来源是造纸工业,虽然已采用先进的废水回用技术与设施,以充分利用制浆造纸废水中的有用物质及水资源等,但其中大量的木质素通常作为燃料使用,有的甚至未经处理直接排放,造成严重的资源浪费和环境污染。因此研究利用工业木质素,对于综合治理造纸工业废水污染、充分利用天然资源具有重要的现实意义。以木质素磺酸钠(LS-Na)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为原料,高岭土(Kaolin)为无机添加剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,采用先溶液聚合后皂化法制备了高岭土／木质素磺酸钠接枝丙烯酸-丙烯酰胺(LPAAM)复合高吸水树脂,并对它的吸液、吸附和保水性能进行了研究。溶液聚合中选用正交设计方法,以蒸馏水和0.9%NaCl溶液中的平衡吸液倍率为评价参数得到了较优配方：m(AM):m (AA)=1:1, m (KPS) =1.0%,m (NMBA)=0.1%, pH=3。然后,将较优配方条件下的LPAAMO以不同浓度NaOH于90℃皂化2h,得到皂化后的LPAAM复合高吸水树脂,该树脂在蒸馏水和0.9%NaCl(质量浓度,下同)溶液中的平衡吸液倍率分别为1003g/g及89g/g。系统研究了LPAAM复合高吸水树脂在不同盐溶液中的吸液倍率与时间的关系。考察了溶液种类、溶液浓度、pH、温度对LPAAM复合高吸水树脂在不同盐溶液中的平衡吸液倍率的影响。通过对LPAAM复合高吸水树脂吸附金属Cu2+和Zn2+的研究发现,该树脂对Cu2+和Zn2+的吸附动力学可以用来描述；探讨了LPAAM复合高吸水树脂对过渡金属Cu2+和Zn2+的吸附等温式,溶液pH值对LPAAM复合高吸水树脂吸附Cu2+和Zn2+的影响,最大吸附量分别为180mg/g和169mg/g。对吸附金属离子前后的LPAAM复合高吸水树脂结构进行了比较,发现吸附Cu2+和Zn2+后,树脂的红外光谱部分吸收锋发生了变化(在1668cm-1处的吸收峰红移,在1565cm-1处的吸收峰蓝移)；根据热重分析可知,开始分解的温度提高,残重比分别增大3.91%和3.70%；树脂吸附金属离子后,表面存在更多深浅不均匀的沟壑,堆砌得非常密实。研究了自然蒸发条件下,LPAAM复合高吸水树脂在土壤中保水性能,考察了LPAAM复合高吸水树脂用量、肥料溶液种类和土壤质地对土壤保水性能的影响。对同一土壤,树脂用量越多,土壤保水率下降越慢。但随树脂用量增加,土壤保水率下降趋于平衡。LPAAM复合高吸水树脂用量为0.5%时,单一肥料溶液和不同混合肥料溶液中,三种质地土壤对10%尿素、10%尿素/0.1%磷酸二氢钠(溶液质量比1：1,下同)混合溶液保水效果较好,对0.5%氯化钾、0.1%磷酸二氢钠/0.5%氯化钾混合溶液保水效果较差。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 文献综述  11-26
  1.1 合成方法  12-13
    1.1.1 溶液聚合法  12-13
    1.1.2 接枝聚合  13
  1.2 结构与吸水机理  13-16
    1.2.1 高吸水树脂的结构  13-14
    1.2.2 高吸水树脂的吸水机理  14-16
  1.3 改性方法  16-18
    1.3.1 吸水性  16
    1.3.2 耐盐性  16-17
    1.3.3 吸水速度  17
    1.3.4 保水性及凝胶强度  17
    1.3.5 对金属离子的吸附性能  17-18
  1.4 木质素及木质素磺酸盐  18-22
    1.4.1 木质素磺酸盐的结构  19
    1.4.2 接枝共聚  19-21
    1.4.3 应用研究进展  21-22
  1.5 高岭土对高吸水树脂性能的改善  22-23
    1.5.1 高岭土的化学组成和晶体结构  22-23
    1.5.2 高岭土对高吸水树脂的改性  23
  1.6 高吸水树脂的发展趋势  23-24
  1.7 课题研究的内容及意义  24-26
2 实验部分  26-30
  2.1 主要试剂与仪器  26-27
    2.1.1 主要实验仪器  26
    2.1.2 主要材料  26-27
  2.2 LPAAM复合高吸水树脂的合成  27
  2.3 LPAAM复合高吸水树脂性能与结构测试  27-30
    2.3.1 吸液倍率测定  27
    2.3.2 吸液速率测定  27-28
    2.3.3 过渡金属离子吸附性能测定  28
    2.3.4 保水性能测试  28-29
    2.3.5 傅立叶变换红外光谱测定  29
    2.3.6 热重分析  29
    2.3.7 扫描电镜分析  29-30
3 LPAAM复合高吸水树脂的合成条件优化  30-39
  3.1 正交实验设计  30-32
  3.2 后处理  32-34
    3.2.1 后处理方式对LPAAM复合高吸水树脂吸液性能的影响  32
    3.2.2 皂化中NaOH溶液浓度对LPAAM复合高吸水树脂吸液性能的影响  32-34
    3.2.3 水解后乙醇脱水对LPAAM复合高吸水树脂吸液性能的影响  34
  3.3 LPAAM复合高吸水树脂的FI-TR表征  34-35
  3.4 不同高吸水树脂的热重分析  35-36
  3.5 不同高吸水树脂的扫描电镜分析  36-37
  3.6 高岭土对LPAAM复合高吸水树脂吸液性能作用的探讨  37-38
  3.7 小结  38-39
4 LPAAM复合高吸水树脂的吸液性能  39-52
  4.1 K~+盐溶液和NH_4~+盐溶液中LPAAM复合高吸水树脂吸液性能  39-45
    4.1.1 不同阴离子的K~+盐溶液的影响  39-41
    4.1.2 不同阴离子的NH_4~+盐溶液的影响  41-42
    4.1.3 相同阴离子的K~+盐溶液和NH_4~+盐溶液的影响  42-43
    4.1.4 K~+盐溶液和NH_4~+盐溶液中吸液动力学(时间的影响)  43-45
  4.2 金属离子溶液中LPAAM复合高吸水树脂吸液性能  45-48
    4.2.1 溶液浓度的影响  45-46
    4.2.2 溶液pH值的影响  46-47
    4.2.3 溶液温度的影响  47
    4.2.4 过渡金属离子溶液中吸液动力学(时间的影响)  47-48
  4.3 多元混合离子溶液中LPAAM复合高吸水树脂吸液性能  48-50
    4.3.1 多元混合离子溶液中吸液动力学(时间的影响)  48-50
  4.4 小结  50-52
5 LPAAM复合高吸水树脂对Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附性能  52-61
  5.1 LPAAM复合高吸水树脂对Cu~(2+)和Zn~(2+)吸附性能的影响  52-57
    5.1.1 吸附等温线(浓度的影响)  52-55
    5.1.2 溶液pH值的影响  55-56
    5.1.3 吸附动力学(时间的影响)  56-57
  5.2 LPAAM复合高吸水树脂吸附前后结构变化  57-60
    5.2.1 FI-TR表征  57
    5.2.2 热重分析  57-59
    5.2.3 扫描电镜分析  59-60
  5.3 小结  60-61
6 LPAAM复合高吸水树脂保水性能研究  61-67
  6.1 土壤保水性能  61-64
  6.2 土壤含水率变化  64-66
  6.3 小结  66-67
7 结论与展望  67-70
  7.1 结论  67-68
  7.2 展望  68-70
参考文献  70-79
附录攻读学位期间发表的论文  79-81
致谢  81

LPAAM复合高吸水树脂的制备及性能

内容摘要

全文目录

相似论文