無機-有機材料的制備及應用

1、無機-有機材料的制備及應用 -PVC-殼聚糖復合絮凝劑 內(nèi)容框架前言制備方法應用 簡介 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對材料的要求也越來越高，將不同種類材料通過一定的工藝方法制成復合材料，可使它保留原有組分的優(yōu)點，克服缺點，并顯示出一些新的性能。無機-有機雜化材料綜合了無機材料和有機材料的優(yōu)良特性。這種材料的形態(tài)和性能可在相當大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，使材料的性能呈現(xiàn)多樣化。因此，無機-有機雜化材料在力學、熱學、光學、電學、催化、食品包裝、生物、環(huán)保等領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應用前景。制備方法 目前無機-有機材料的制備方法主要有溶膠-凝膠法、水熱合成法、離子熱合成法、共混法等方法。 溶膠-凝膠法：溶膠凝膠方法是指用金

2、屬的有機或無機化合物，經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠過程，接著在溶膠或凝膠狀態(tài)下成型，再經(jīng)干燥和熱處理等工藝流程制成不同形態(tài)的產(chǎn)物，例如塊狀、纖維、薄膜和微粉材料等。嚴格地講，溶膠-凝膠法應當稱為溶液-溶膠-凝膠法。 水熱合成法：指溫度為1001000 、壓力為1MPa1GPa 條件下利用水溶液中物質(zhì)化學反應所進行的合成。在亞臨界和超臨界水熱條件下,由于反應處于分子水平，反應性提高,因而水熱反應可以替代某些高溫固相反應。又由于水熱反應的均相成核及非均相成核機理與固相反應的擴散機制不同,因而可以創(chuàng)造出其它方法無法制備的新化合物和新材料。 離子熱合成法：在離子熱合成中，離子液體不僅被采用來作溶劑，而且在固體

3、的形成中潛在作為結(jié)構(gòu)導向劑模板，它與溶劑為水的水熱合成法相似 共混法：是有機物與無機納米粒子的共混，該方法是制備雜化材料最簡單的方法，適用于各種形態(tài)的納米粒子。共混法大致分為五種：溶液共混、乳液共混、溶膠凝膠共混、熔融共混、機械共混。 目前，絮凝劑進行水處理的方法是目前最經(jīng)濟、最有效的污水處理方法。在研究開發(fā)新型高效絮凝劑方面，無機高分子絮凝劑是當前的研究熱點。由于它比傳統(tǒng)的絮凝劑具有適應性強，無毒，可成倍提高效能且相對廉價等優(yōu)點，因而近年已得到了廣泛重視。 絮凝劑的分類應用無機絮凝劑有機高分子絮凝劑微生物絮凝劑聚合氯化鋁聚合硫酸鋁鐵天然有機高分子絮凝劑人工合成高分子絮凝劑兩無機鹽類絮凝劑無機

4、高分子絮凝劑硼泥復合型絮凝劑氯化鋁、鐵硫酸鋁、鐵聚合硫酸鐵聚合氯化鋁鐵陽離子型聚丙烯酰胺陰離子型聚丙烯酰胺殼聚糖聚合氯化鋁結(jié)晶氯化鋁但是，無機絮凝劑具有一定的腐蝕和毒性，對人類健康和生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生不利影響；有機高分子絮凝劑的殘余單體具有“三致”效應（致畸、致癌、致突變），因而使其應用范圍受到限制。由于天然有機和無機高分子絮凝劑各自存在的優(yōu)缺點，使得復合絮凝劑成為發(fā)展方向。王莉等將聚合氯化鋁（PAC）和殼聚糖（CTS）復合，制備了新型的無機-有機天然高分子復合絮凝劑PAC-CTS。PAC表現(xiàn)穩(wěn)定，對高濃度、高色度及低溫水都有較好的混凝效果，其形成礬花大，易沉降，而且具有易產(chǎn)生、價廉、適用范圍廣等

5、優(yōu)點。殼聚糖是自然資源十分豐富的線性聚合物甲殼質(zhì)脫N-乙?；难苌?，因其天然、無毒、對人體無任何損害而在水處理中展示了其獨特的優(yōu)越性。同時探討了其組成、投加量以及廢水pH值對城市廢水和金屬合成水樣絮凝效果的影響。2.12.1聚合氯化鋁聚合氯化鋁- -殼聚糖的制備殼聚糖的制備 PACl、CTS 溶液的配制 常溫下，稱取3 gPACl 和 CTS 分別溶解于1 L 蒸餾水與1 L體積分數(shù)1%的乙酸溶液中，得兩種溶液的終濃度均為 3 /L PACl-CTS 的合成 向?qū)嶒炑b置的三口燒瓶中加入 100 mL 聚合氯化鋁溶液，待水浴溫度達到預設(shè)的反應溫度(40 80 )后，在磁力攪拌條件下緩慢加入殼聚

6、糖溶液于預定的 CTS/PACl 質(zhì)量比(1921)，反應至預定時間(0 52 5 h)后，取出三口燒瓶，自然冷卻至室溫，調(diào)節(jié)溶液 pH 值(1.55.5),得無色透明、易溶于水、帶有粘性、流動性良好的液體，即為 PACl-CTS，常溫熟化 24 h 后備用 絮凝沉淀方法 在電動攪拌儀下進行燒杯絮凝試驗,在400 mL 的燒杯中加入200 mL 藍藻沼液廢水，加入一定量的 PACl-CTS 后,先以 300 r/min的速度攪拌 2 min，再以 200 r/min的速度攪拌 8 min，靜置沉淀 30 min 后，取上清液測定 PACl-CTS 的物化表征 (1)紅外光譜表征 將 PACl、

7、CTS 和 PACl-CTS 3 個溶膠樣品，在鼓風干 燥箱內(nèi)低溫( 60 )連續(xù)烘干8 h，取出后將固體樣 品磨細,以 1300 的比例制成KBr壓片,在傅里葉紅外 光譜儀上測定紅外光譜，掃描波數(shù)范圍為 400-4000 cm1，掃描精度為 4 cm1(2)掃描電鏡 將 PACl-CTS 樣品按上述方法烘干，由于其導電可直接采用掃描電鏡對微觀結(jié)構(gòu)進行觀察 水質(zhì)分析方法 水質(zhì)分析方法采用水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)其中 pH酸度計、重鉻酸鉀法測出CODCr、濁度采用 紫外分光度法、金屬采用火焰原子吸收分光光度法測定。 按下式算其去除率：%100CODCOD-CrCrr原廢水絮凝后原廢水去除率CCrCODCOD 采用分光光度法測定色度, 并按下式計算其脫色率:%100脫色前脫色后脫色前色度去除率AAA結(jié)果表明復合絮凝劑PAC-CTS兼有無機和有機絮凝劑的優(yōu)點，是一種使用范圍較廣的新型絮凝劑。例，張海言等研究了無機-有機復合絮凝劑PAC-PDMDAAC（聚二甲基二烯丙基氯化銨）用于廢水去