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1、聚丙烯腈基納米纖維的制備及其吸附性能研究武健丹2015年1月中圖分類號：TQ34UDC分類號：678聚丙烯腈基納米纖維的制備及其吸附性能研究作者姓名武健丹學院名稱材料學院指導教師張愛英副教授答辯委員會主席馮增國教授申請學位工學碩士學科專業(yè)材料科學與工程學位授予單位北京理工大學論文答辯日期2015年1月PreparationofModifiedPolyacrylonitrileNanofiberMembraneanditsAbsorptionPropertiesCandidateName：JiandanWuSchoolorDepartment:Ma
2、terialsScienceandEngineeringFacultyMentor:Associate-Prof.AiyingZhangChair,ThesisCommittee：Prof.ZengguoFengDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MaterialsScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學位論文是我本人在指導教師的指導下進
3、行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標注和致謝的地方外，學位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻均已在學位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：摘要本論文中，以靜電紡絲聚丙烯腈(PAN)納米纖維膜為原料，經(jīng)化學改性后，制備具有偕胺肟基PAN螯合纖維膜，重點研究了纖維膜材料對重金屬離子的吸附性能；并制備出了PAN/β-CD復合納米纖維膜，考察了其對有機染料—中性紅的吸附性能。所得到的實驗結(jié)果為其應(yīng)
4、用于工業(yè)廢水的處理領(lǐng)域提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。具體內(nèi)容如下：首先制備靜電紡絲PAN納米纖維膜，然后在鹽酸羥胺溶液中對PAN納米纖維膜進行化學改性，得到偕胺肟基PAN螯合納米纖維，研究了改性反應(yīng)溫度、時間、溶液pH和鹽酸羥胺濃度對PAN分子中-CN轉(zhuǎn)化率的影響。研究結(jié)果表明，反應(yīng)溫度的升高、反應(yīng)時間的延長、鹽酸羥胺的濃度的提高均有助于-CN轉(zhuǎn)化率的增大。但隨溫度的升高或鹽酸羥胺濃度的升高，PAN納米纖維膜的尺寸略有收縮，顏色變?yōu)闇\黃，纖維柔軟度變差。通過比較-CN轉(zhuǎn)化率，結(jié)合FTIR、SEM等表征手段以及纖維膜的外觀變化，最終確定了最佳改性反應(yīng)條件。將偕胺
5、肟基PAN螯合纖維膜吸附Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)，探討纖維膜與不同金屬離子的配合能力，分析了其吸附動力學行為和等溫吸附線。結(jié)果表明，螯合纖維對三種金屬離子吸附數(shù)據(jù)可以用Langmuir吸附等溫式擬合，說明金屬離子在螯合納米纖維表面實現(xiàn)單分子層吸附；螯合纖維對金屬離子的吸附過程可用二級動力學方程描述，動力學研究表明偕胺肟基團對金屬離子的吸附過程受金屬離子的擴散和兩者的配位反應(yīng)共同控制；螯合纖維對Cu(Ⅱ)的吸附和解吸附實驗說明，偕胺肟基PAN螯合纖維膜可以重復利用。因此偕胺肟PAN螯合纖維在重金屬污染治理、貴金屬的富集與回收、痕量元素的分
6、析等方面具有實用價值。1利用靜電紡絲技術(shù)制備PAN/β-CD復合納米纖維膜，通過FTIR、XRD、HNMR的表征手段說明PAN與β-CD屬于物理混合，纖維中β-CD的空腔結(jié)構(gòu)得以保留。然后考察復合納米纖維膜對有機染料中性紅的吸附，研究了復合納米纖維中β-CD含量對纖維膜吸附性能的影響，并對其吸附動力學和等溫吸附線進行了分析。結(jié)果表明，當β-CD相對質(zhì)量分數(shù)為40%時，吸附效率效果最佳，吸附率達78.0%；在25℃，pH為7.0時，PAN/β-CD復合納米纖維膜對中性紅的最大吸附量為35.0mg/g；PAN/β-CD復合納米纖維膜對中性紅的吸附是自
7、發(fā)進行的，Langmuir單層吸附等溫式能很好地擬合PAN/β-CD復合納米纖維膜對中性紅的吸附過程。關(guān)鍵詞：聚丙烯腈；靜電紡絲；偕胺肟；β-環(huán)糊精；吸附IAbstractAmidoximepolyacrylonitrile(PAN)chelatingnanofibermembraneswerepreparedbychemicalmodification,thentheadsorptionbehaviourofthechelatingfibermembraneonheavymetalionswereexplored.FurthermoretheP
8、AN/β-cyclodextrin(β-CD)compositenanofibermembraneswerealsoprepared,w
