水中重金属离子处理新方法—新型硫醚聚氨酯泡沫塑料的研制及应用

摘要

水是自然界和人类生存发展不可或缺的因素之一。随着全球经济的发展水的需求量越来越大，而另一方面水环境的污染也越来越严重。而原本人们以为水是“取之不尽用之不竭”的看法已经成为历史。目前水资源已经相当缺乏。如何用现有的水资源来满足当今甚至以后世界的生存和发展已经成为全球的一个热点问题。而这就需要如何对污染的水进行后续处理净化，以达到人们生产和生存的需求。水环境的污染中重金属的污染占了相当大的比例。而且重金属污染不像其它类型的污染可以通过生物降解和生物链的循环而减弱或者消失。重金属污染极易在生物链中富集放大，存在于生物体内，且重金属的毒性较大，对人类的生存健康和自然界的发展造成了严重的影响。目前水中重金撒离子的处理方法主要有吸附法，絮凝沉淀法，膜分离技术，生物技术，有机材料法和硫化物沉淀法等。其中有机材料和硫化物沉淀已被越来越多的人关注，因为它具有选择性好，处理能力强，成本低，可反复利用等优点。 本课题对水中重金属离子的污染现状和危害及处理对策进行了简要的概述，并对目前国内外水中重金属污染治理的研究工作、发展前景进行了系统的综述。着重阐述了通过合成的二羟基二苯基硫醚对传统聚氨酯进行改性，从而制得了一种新型重金属吸附材料一新型硫醚聚氨酯泡沫塑料(Sulfide PolyUrethane Foam，以下简称SPUF)。本课题主要研究工作是确定了合成二羟基二苯基硫醚(即4，4'一硫代二酚)的最优条件，对所合成的二羟基二苯基硫醚进行了红外表征和熔点测定。然后将其掺入聚氨酯泡沫塑料的合成原料中，对传统的聚氨酯泡沫塑料进行了改性，确定了各合成原料之间的最佳配比。最终得到外观及性质都比较稳定的硫醚聚氨酯泡沫塑料。对其进行产品表征后，选取三种重金属离子(Cu2+、pb2+、ca2+)对所得产品进行吸附测试，分别考虑pH值、温度、时间、流速的影响，确定了静态和动态吸附的最佳吸附条件。并对吸附重金属离子后的产品又进行了洗脱，对其功能再生，并测定洗脱后的硫醚聚氨酯泡塑的吸附能力，从而使其可以达到反复利用的目的。通过聚氨酯改性来合成对重金属离子具有吸附功能的材料目前已有不少报道，但是通过二羟基二苯基硫醚对聚氨酯泡塑进行改性目前还少有报道，因此本课题具有一定的创新意义。通过大量实验工作也证实该方案切实可行，效果良好，有较好的发展前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1前言

1.2水中重金属污染的危害

1.3水中重金属的处理方法

1.3.1吸附法

1.3.2絮凝沉淀法

1.3.3膜分离技术

1.3.4生物方法

1.3.5有机材料法

1.3.6硫化物沉淀法

1.4本课题研究意义

第2章实验材料和设备

2.1实验材料及试剂

2.2实验仪器及设备

2.3主要设备及工作条件

2.3.1傅立叶变换红外光谱仪

2.3.2 WRS-1B型数字熔点仪

2.3.3 HEλios型紫外可见分光光度计

2.3.4 AA7000型原子吸收光谱仪

第3章TDP的合成与表征

3.1概述

3.2实验部分

3.2.1合成原理

3.2.2实验步骤

3.2.3 TDP的表征

3.3结果与讨论

3.3.1 TDP的熔点测定

3.3.2 TDP的红外光谱测定

3.3.3 TDP的紫外光谱测定

3.4小结

第4章SPUF的合成与表征

4.1聚氨酯泡塑的合成原理

4.2实验步骤

4.3实验方法与结果

4.3.1传统聚氨酯泡塑(TPUF)的合成

4.3.2 SPUF的合成

4.3.3 SPUF与TPUF的外观比较

4.3.4 SPUF与TPUF的红外光谱比较

4.4小结

第5章SPUF的功能测试

5.1概述

5.2实验原理

5.2.1 SPUF吸附重金属的原理

5.2.2 SPUF吸附重金属离子的吸附容量和吸附率

5.2.3 Ca2+、Mg2+的测定原理

5.3各重金属离子标准曲线的绘制

5.4 SPUF吸附重金属离子的影响因素

5.4.1时间对吸附效果的影响

5.4.2 pH值对吸附效果的影响

5.4.3温度对吸附效果的影响

5.4.4流速对吸附效果的影响

5.4.5 SPUF的最大吸附容量和选择性测试

5.4.6 SPUF的功能再生及二次吸附

5.5 SPUF吸附机理的简要探讨

5.6小结

结论

致谢

参考文献

附录：在校发表论文清单