偕胺肟化聚丙烯腈纳米纤维废水处理研究

邵震

摘 要：通过对于电纺丝技术制备出的聚丙烯腈纳米纤维无纺布，然后将聚丙烯腈纳米纤维无纺布浸入到水溶液原位，通过氯化铜溶液来模拟含金属离子废水，将不同的肟化率的偕胺肟化纳米纤维对于铜离子的吸附效果，通过各种实验操作，发现偕胺肟化纳米纤维对于含金属离子废水的吸附能力效果是最好的。本文通过经过多次实验进行证明，偕胺肟化聚丙烯腈纳米纤维无纺布对于含金属废水的处理能力以及纳米纤维再生能力都具备非常良好的性能。

关键词：聚丙烯腈；偕胺肟化；电纺丝；含金属废水处理

肟基化合物是有机的化合物之一，由于其具有强力的吸附能力，所以能够被广泛的在有机反应中间体、有机磷类化合物解毒剂制造、萃取剂以及金属离子富集与分离等化学领域。而且肟基高分子材料具有极强的易塑性，加工成本低廉的有点，已经被人们广泛的进行开发与利用。

一、聚丙烯腈纳米纤维无纺布的制备

在聚丙烯腈纳米纤维无纺布制备的过程中，目前主要采用的技术是电纺丝技术。通常情况下添加的溶剂分别为DMF、DMA以及DMSO等溶剂。在对于各种溶剂进行对比之后我们可以明确，在DMF溶剂中制备的聚丙烯腈纳米纤维的直径是最细的。所以本次实验过程中的实验溶剂我们选取的就是DMF溶剂，并且选取0.05/0.2和0.12g/mL的电纺丝溶液所制得的聚丙烯腈纳米纤维作为样本进行观察，通过扫描式电子显微镜对于样本进行形貌的观察，并且得出结论。其SEM照片如图一：

图一、0.12m溶液制得的样本

如果溶剂的浓度过高，会导致PAN溶液由于粘度太大而不容易制备电纺丝，为此我们在聚丙烯腈纳米纤维无纺布的制备时通常选用质量分数为0.12g/mL的PAN溶液。

二、聚丙烯腈纳米纤维的原位偕胺肟化

我们可以通过羟胺对聚丙烯腈中的经济在水溶液中的加成反应对于PAN纳米纤维进行偕胺肟化反应。其制备的原理如Scheme1 ：

由于原位偕胺肟化纳米纤维具有反应条件温和、操作过程简便、而且能够原位进行，所以原位偕胺肟化具备广泛的实用化的发展前景。此外，由于受到实验条件所限，本文中的偕胺肟化反应属于原位非均相反应，所以实验制备的偕胺肟化聚丙烯腈溶剂性能会受到一定程度影响，而且难以通过核磁共振的方式进行反应转化率的计算。因为PAN偕胺肟化的过程就是将每一个PAN丙烯腈的重复单元附加羟胺分子的过程，所以偕胺肟化的反应转化率也可以通过PAN纳米纤维的肟化率进行表达。通过计算，制成不同的反应条件对于肟化率影响结果图，如图二所示：

图二、不同的反应条件对于肟化率影响结果图

三、偕胺肟化纳米纤维无纺布对铜离子的吸附能力

我们将不同的肟化时间中纳米纤维无纺布对于含金属离子溶液中的铜离子吸附量进行实验，并且制成图表，如图三所示：

图三、不同的肟化时间中纳米纤维无纺布对于含金属离子溶液中的铜离子吸附量

由图三我们可以得出这样的结论，即PAN纳米纤维对于铜离子不具有吸附能力。偕胺肟化无纺布的吸附能力随着时间的增加而增加，当达到最大值时会回落，在吸附能力达到最大值时的肟化率为78.8%。

根据结果我们可以知道，在采用电纺丝方法制备出来的纳米纤维具有更加强力的铜离子吸附效果。

结束语：本文通过经过多次实验进行证明，偕胺肟化聚丙烯腈纳米纤维无纺布对于含金属废水的处理能力以及纳米纤维再生能力都具备非常良好的性能，说明在对于含金属离子废水处理中，偕胺肟化聚丙烯腈纳米纤维无纺布能够很好的应用无含金属离子废水处理方面，而且能够充分的利用。

参考文献：

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