中南大學化工院畢設方案

1、致孔劑對NVP-DVB樹脂的影響n論文的選題 研究意義 研究思路（內(nèi)容） 研究進展n研究方案原材料的選擇樹脂的合成樹脂的表征樹脂的吸附性能測定致孔劑對NVP-DVB樹脂的影響n論文的選題 研究意義 研究思路（內(nèi)容） 研究進展 NVP-DVB多孔聚合物樹脂由乙烯基吡咯烷酮單體在特定條件下懸浮聚合而成的交聯(lián)聚合物，且廣泛使用，已作為色譜分離材料使用，并且具有吸附分離效果好，重復使用率較高的優(yōu)點。由于不同的混合致孔劑對后交聯(lián)樹脂結構有影響，進而影響樹脂的吸附性能。但目前關于致孔劑對NVP-DVB樹脂的結構的影響的相關研究較少。因此，研究致孔劑對NVP-DVB多孔樹脂結構的影響，在環(huán)境保護方面具有重要

2、的意義。 研究意義研究意義 以乙烯基吡咯烷酮（NVP）為單體，二乙烯苯（DVB）為交聯(lián)劑，偶氮二異丁氰（AIBN）為引發(fā)劑，聚乙烯基吡咯烷酮為分散劑，5%NaCl的水溶液為分散介質(zhì)，甲苯和正庚烷為混合致孔劑，改變甲苯和正庚烷的用量，通過懸浮聚合法制備四中不同的前體樹脂，再通過傅克反應，使前體樹脂中的懸掛雙鍵進一步交聯(lián)，得到四種后交聯(lián)樹脂。再測量樹脂的孔結構及樹脂的吸附性能。研究致孔劑配比對NVP-DVB樹脂孔結構和吸附性能的影響。研究思路研究思路p施榮富教授以甲苯和正庚烷為混合致孔劑，研究了AN-DVB, NVP-DVB,BMI-DVB三種不同極性樹脂的孔結構和吸附性能。通過比較，后交聯(lián)NVP

3、-DVB樹脂擁有更多的微孔，對苯酚的吸附量最大。研究進展研究進展p鄧劍如教授以正庚烷為致孔劑，研究了聚合溫度、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、致孔劑用量因素對樹脂孔結構和吸附性能的影響。溫度越快，反應越快產(chǎn)率越高；正庚烷用量增加，樹脂產(chǎn)率增加，但樹脂對苯酚的吸附性能是先變大后變?。灰l(fā)劑AIBN的量是1%時，反應活性最好。研究進展研究進展pZaidi,SAR等以不同的鄰苯二甲酸二烷基酯為致孔劑，經(jīng)懸浮聚合得到交聯(lián)度為30%的一系列NVP-DVB樹脂，所得樹脂的孔容隨加入的致孔劑的亞甲基的鏈長增加而增大，隨致孔劑用量增加而增大研究進展研究進展目前對NVP-DVB樹脂的研究主要在前體交聯(lián)樹脂，對后交聯(lián)樹脂的研究少

4、。而且關于致孔劑對NVP-DVB樹脂的結構的影響的相關研究較少，所以研究混合致孔劑配比對NVP-DVB樹脂的結構的影響是很有必要的。研究進展研究進展致孔劑對NVP-DVB樹脂的影響n研究方案原材料的選擇樹脂的合成樹脂的表征樹脂的吸附性能測定 致孔劑應當不溶于水，沸點應大于聚合溫度，不參加聚合反應反應完成后被包裹在共聚球體之中，可用溶劑提取的方法除去，分為良溶劑和非良溶劑。 甲苯是常用的良溶劑，有利于形成微孔，正庚烷是非良溶劑。有利于形成相當于擴散孔道作用的大孔。兩則均符合實驗要求，有利于環(huán)保，防止二次污染。致孔劑的選擇致孔劑的選擇 在NVP懸浮聚合反應中，文獻報道的引發(fā)劑有過氧化氫、過氧化氫/

5、濃氨水混合物和偶氮二異丁腈等。但只有AIBN為油溶性引發(fā)劑，并且用AIBN作為引發(fā)劑，實驗操作簡單。 鄧劍如教授已報道，引發(fā)劑AIBN的量是1%時，反應活性最好。本實驗選用AIBN的量為1%。引發(fā)劑的選擇引發(fā)劑的選擇分散劑一是要水的表面張力和界面張力，使單體更易于分散成小液珠；二是要吸附在液滴的表面，形成一層保護膜，保護液滴在彼此碰撞時不會粘合。 已有文獻報道的分散劑有聚苯乙烯和聚乙烯基吡咯烷酮等，本實驗選用聚乙烯醇做分散劑，質(zhì)量分數(shù)為1%。分散劑的選擇分散劑的選擇 由于籠效應的束縛，要加入分散介質(zhì)幫組自由基沖破籠效應的束縛，增加NVP增長自由基與交聯(lián)劑自由基的有效碰撞，加快發(fā)生交聯(lián)反應速率。

6、因此，本實驗選用質(zhì)量分數(shù)為5%的NaCl的水溶液作為分散介質(zhì)。分散介質(zhì)的選擇分散介質(zhì)的選擇攪拌速率太快不利于生成直觀顆粒，容易生成粉末狀物質(zhì)。攪拌速率太慢生成的顆粒較大，而且容易結塊。 查閱文獻轉速150-300r/min，具體轉速以實驗過程中油滴大小合適為準。攪拌速率的選擇攪拌速率的選擇 對于單體NVP與交聯(lián)劑DVB的摩爾比，查閱相關文獻有1:9、2:8、3:7不等，本實驗選擇2:8； 對于水相油相質(zhì)量比，文獻報道多采用4:1的比例。本實驗也選擇4:1的比例； 致孔劑甲苯和正庚烷的用量以及比例未查到文獻報道，本實驗選擇致孔劑和單體的質(zhì)量比為1:1，甲苯和正庚烷的質(zhì)量比為4:0、3:1、2:2

7、、1:3；原料配比的選擇原料配比的選擇懸浮聚合法：1000mL裝有電動攪拌器、溫度計、回流冷凝管的三口燒瓶中加入水相500mL（含質(zhì)量分數(shù)1%的PVA和5%的NaCl）攪拌均勻。升溫至50，按水相：油相質(zhì)量比為4:1的比例加入油相（DVB、NVP、甲苯、正庚烷、AIBN）。調(diào)節(jié)攪拌轉速至油滴大小合適，將水與溫度升至80，保持2h，再升至90，保持6h。反應結束后，洗滌并用丙酮提取10h，60 干燥8h，過篩。前體樹脂的合成前體樹脂的合成 在三口燒瓶中將聚合所得樹脂再二氯乙烷中充分溶脹，加入無水氯化鐵（樹脂質(zhì)量的20%）作催化劑于80 下交聯(lián)反應8h，降至室溫，過濾。用無水乙醇和質(zhì)量分數(shù)1%的鹽

8、酸交替沖洗數(shù)次，乙醇抽提10h，60 真空烘干。制得后交聯(lián)樹脂。后交聯(lián)樹脂的制備后交聯(lián)樹脂的制備樹脂的紅外光譜用傅里葉紅外光譜儀以及KBr壓片法測定。前體交聯(lián)樹脂和后交聯(lián)樹脂紅外譜圖進行對比，觀察懸掛雙鍵的變化。樹脂的孔結構比表面分析儀以及孔隙率分析儀測定樹脂的比表面積、孔容、微孔比表面積、微孔孔容、平均孔徑、孔徑分布等。樹脂的表征樹脂的表征樹脂的SEM對樹脂噴金，用掃描電子顯微鏡測定觀察樹脂的整體形貌、空隙、空隙分布等樹脂的溶脹性能將樹脂放入量筒中，加入一定量的溶劑，使樹脂溶脹，趕出其中氣泡，記錄溶脹后樹脂體積比較前體交聯(lián)樹脂和后交聯(lián)樹脂的溶脹性以及穩(wěn)定性樹脂的表征樹脂的表征苯酚標準曲線的測

9、定不同樹脂對苯酚吸附性能準備5個有磨口塞的150 mL錐形瓶，依次編號為1到5，使用分析天平分別稱取樹脂0.10 g放入錐形瓶中，并記下所稱樹脂各自的具體質(zhì)量，用移液管加入500 uL的無水乙醇以充分潤濕樹脂，然后依次加入10 mL的0.50 g/L苯酚，40 mL蒸餾水；20 mL的0.50 g/L苯酚，30 mL蒸餾水；30 mL的0.50 g/L苯酚，20 mL蒸餾水；40 mL的0.50 g/L苯酚，10 mL蒸餾水；50 mL的0.50 g/L苯酚。將這5個錐形瓶置于298 K下的恒溫水浴振蕩器中振蕩4 h，吸附達到平衡后，關閉水浴振蕩器，測定吸光度。樹脂的吸附性能樹脂的吸附性能不同

10、溫度下樹脂的吸附性能測定在溫度分別為298 K、308 K和318 K下對水溶液中苯酚的吸附等溫線，方法同上面一樣；樹脂的吸附性能樹脂的吸附性能吸附動力學用分析天平稱取0.50 g樹脂并記下準確質(zhì)量，放入干燥的1000 mL錐形瓶中，加入2到3 mL無水乙醇充分潤濕樹脂，再加入250 mL0.50 g/L的苯酚溶液，快速密封錐形瓶，放入298 K下的恒溫水浴振蕩器中，開始振蕩。倒入苯酚溶液同時開始計時，用移液槍在第2分鐘和第5分鐘時分別取樣500 uL，接下來每隔5分鐘取樣一次，以后每隔10分鐘取樣一次，當達到吸附平衡時，每隔20分鐘取樣一次，最后關閉水浴振蕩器。用移液槍取500 mL的原始苯

11、酚，記為第0分鐘，用紫外可見光度儀測定它們的吸光度值。樹脂的吸附性能樹脂的吸附性能重復使用性能先配制0.02 mol/L的NaOH溶液。稱取0.05 g 樹脂，記下樹脂的準確質(zhì)量，加入到150 mL錐形瓶中，用移液槍加入500 uL的無水乙醇充分潤濕樹脂，然后加入50 mL濃度約為0.50 g/L的苯酚水溶液，隨后將錐形瓶置于298K下的恒溫水浴振蕩器中振蕩4 h，吸附達到平衡后，關閉水浴振蕩器。用移液槍移取500 uL的液體到小燒杯中，使用紫外可見光譜儀測定得到吸光度值。同時測出原始苯酚的吸光度值。之后，將錐形瓶中的樹脂倒出、抽濾，放在323 K下的烘箱中烘干。將烘干后的樹脂裝入150 mL干燥錐形瓶中，加入25 mL的0.02 mol/L的NaOH溶液以及25 mL的無水乙醇。置于298 K下的恒溫水浴振蕩器中振蕩4 h，待脫附達到平衡后，關閉振蕩器。用紫外可見光譜儀測定得到吸光度值。之后，將錐形瓶中的樹脂倒出、抽濾，放在323 K下的烘箱中烘干。此過程即一次吸附脫附實驗。樹脂的吸附性能樹脂的吸附性能動態(tài)吸附與脫附用量筒量取干燥的樹脂7.00 mL倒入小燒杯中，加入適量的乙醇和水。再將樹脂轉移到直徑為16 mm交換柱中。再將濃度為562.0 mg/L的苯酚溶液流過交換柱進行吸附，控制流速恒定