聚吡咯基復(fù)合空心微球的制備及對Cr(Ⅵ)的吸附研究.pdf

1、聚吡咯(PPy)所包含的亞胺基基團對重金屬離子的絡(luò)合作用十分明顯，同時空心微球結(jié)構(gòu)具有密度低、高比表面積的優(yōu)點，由此，將PPy的合成方法與空心微球制備方法研究相結(jié)合，制備PPy基空心微球材料，并將其用于Cr(Ⅵ)吸附研究，具有重要的實際意義和理論研究價值。本論文分別以準(zhǔn)多組分非均相聚合法(PMHP)和犧牲模板法(STM)，制備了具有表面PPy鑲嵌結(jié)構(gòu)的微米級空心復(fù)合微球和PPy形成連續(xù)包覆的亞微米空心微球，并對不同結(jié)構(gòu)微球的合成方法和對

2、水中Cr(Ⅵ)離子的吸附性能做出了深入研究。
　　1、PMHP法制備PPy/聚苯乙烯(PS)空心復(fù)合微球:以兩種單體親水親油性的差異性為基礎(chǔ)，利用體系的界面控制和聚合誘導(dǎo)控制，將吡咯單體的氧化還原聚合和苯乙烯等單體的自由基聚合集成在一釜反應(yīng)中，合成具有特定分級結(jié)構(gòu)的微球。其微球結(jié)構(gòu)特點是:具有微米級尺度，核層為空心結(jié)構(gòu)，殼層鑲嵌有納米結(jié)構(gòu)PPy空心粒子;系統(tǒng)研究了制備工藝對粒子合成的影響;用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)對

3、微球結(jié)構(gòu)進行表征，在最佳反應(yīng)條件下所制備的復(fù)合微球平均粒徑約為2.3μm，壁厚/粒徑=1∶14。
　　2、所合成的粒子用于對水中Cr(Ⅵ)吸附，在pH=2的體系中表現(xiàn)出良好的吸附性能，并且其吸附遵循準(zhǔn)二級動力學(xué)吸附模型和Langmuir等溫吸附模型。由于微球的微米級尺度，所以簡單的離心甚至直接沉降，就可以使其從水相中分離，循環(huán)再生率較高。用X射線光電子能譜分析(XPS)對表面吸附結(jié)構(gòu)進行分析，發(fā)現(xiàn)表面除了物理吸附外，還存在部分還原

4、吸附。對比研究了不同制備條件下得到的PPy-PS空心復(fù)合粒子的吸附性能;評價了脫附劑條件對脫附效果的影響。將制備的復(fù)合微球作為Cr(Ⅵ)富集材料，通過全反射紅外光譜技術(shù)(ATR)間接檢測水中Cr(Ⅵ）的濃度，使用偏最小二乘法(PLS)建立校正模型，能被檢測到的最小濃度為0.004 mg/mL。
　　3、STM法制備PPy亞微米空心微球:首先用乳液聚合法制備PS乳液，然后以PS乳膠粒子為模板，在水為介質(zhì)的分散體系中，通過吡咯單體的氧

5、化還原聚合制備具有亞微米尺度的PS/PPy核殼微球;然后用溶劑溶解或者高溫灼燒的方法移除聚合物核，得到PPy亞微米空心微球和碳化微球;用TEM和SEM對所合成的三種微球進行表征，發(fā)現(xiàn)其平均粒徑均為127 nm，空心微球平均壁厚在144 nm(PPy微球)和135 nm（碳化微球），而且尺寸可控，粒徑分布均勻。PS/PPy核殼粒子和PPy空心粒子用于水中Cr(Ⅵ)離子的吸附，其對比研究表明，空心粒子對Cr(Ⅵ)具有較高的飽和吸附容量(qc