丙綸接枝丙烯酸及其吸附fe離子的研究

丙綸接枝丙烯酸及其吸附fe離子的研究

作為目前最重要的五種一般合成樹脂之一，聚苯乙烯原料來(lái)源于廣泛，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)價(jià)格相對(duì)較低。丙烯酸酯非織布的生產(chǎn)工藝是一種特殊的非靜態(tài)噴絲工藝。生產(chǎn)的丙烯纖維直徑為2.7m。因此，丙烯酸酯非布的表面比大面積更大。同時(shí)，丙烯酸酯非織布也具有良好的耐腐蝕性，其機(jī)械和耐酸蝕性強(qiáng)。廣泛應(yīng)用于建筑、汽車等領(lǐng)域。為解決上述問題,并進(jìn)一步改善熔噴丙綸非織造布的相應(yīng)性能,以丙烯酸為單體,在水相中采用懸浮接枝的方法對(duì)熔噴丙綸非織造布進(jìn)行功能化改性研究.在反應(yīng)過程中,引發(fā)劑在受熱情況下分解成初級(jí)自由基,初級(jí)自由基與丙烯酸單體反應(yīng)生成單體自由基,再經(jīng)過鏈的增長(zhǎng)、終止或轉(zhuǎn)移,完成接枝過程1實(shí)驗(yàn)部分1.1hyg-c型多功能搖床熔噴法丙綸非織造布(PP,克重為50g/mXMTE-200恒溫水浴鍋(上海江星儀器有限公司);HYG-C型多功能搖床(太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠);DCAT-11型表面張力儀(德國(guó)Dataphysics公司);S-4800型掃描電子顯微鏡/X射線能譜儀(日本日立公司);IRPrestige-21型傅立葉紅外光譜儀(日本島津公司);ICP-900型電感耦合等離子體光譜儀(日本島津公司).1.2用丙醇法代替布選擇劑分別取10片面積為25cm式中,G表示丙烯酸單體接枝率;W1.3離子吸附量的測(cè)定分別精確稱量0.05g懸浮接枝前后的熔噴丙綸非織造布,放入30mL濃度為100mmol/LFe(Ⅲ)離子溶液中反應(yīng)24h,溫度設(shè)為25℃,轉(zhuǎn)速為100r/min.取出試樣用蒸餾水清洗3次后,干燥稱重.精確測(cè)量反應(yīng)前后溶液中Fe(Ⅲ)離子含量,其Fe(Ⅲ)離子吸附量計(jì)算如式(2)所示:式中,C1.4丙綸纖維表觀形態(tài)測(cè)試采用S-4800型掃描電子顯微鏡,研究丙綸熔噴非織造布及其接枝丙烯酸以及接枝丙烯酸后吸附金屬離子的丙綸纖維表觀形態(tài);采用IRPrestige-21型傅立葉變換紅外光譜儀對(duì)各種待測(cè)試樣剪碎研磨并通過溴化鉀壓片進(jìn)行測(cè)試分析;采用X射線能譜儀對(duì)待測(cè)各種試樣進(jìn)行元素種類與含量分析.1.5熔噴丙綸非織造布的潤(rùn)濕性能在室溫條件下,借助DCAT-11型表面張力儀,利用Wilhelm吊片法測(cè)試丙綸熔噴非織造布及經(jīng)懸浮接枝后的丙綸熔噴非織造布的浸潤(rùn)性能.分別將接枝前后的丙綸熔噴布剪成1cm×4cm的試樣,每個(gè)樣品測(cè)試5次.設(shè)置樣品前進(jìn)速度為0.02mm/s,后退速度為0.02mm/s,樣品浸入深度為3.00mm,利用系統(tǒng)分析軟件記錄液體的接觸角.2結(jié)果與討論2.1丙綸非織造布接枝調(diào)查在相同的操作條件下,利用懸浮接枝方法在熔噴丙綸非織造布纖維表面接枝丙烯酸單體,重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次,計(jì)算平均接枝率.熔噴丙綸接枝丙烯酸的接枝率如表1所示.由表1可知,在此實(shí)驗(yàn)條件下丙綸非織造布的平均接枝率為3.6%.2.2金屬離子吸附法采用電感耦合等離子體光譜儀分別測(cè)試接枝改性前后熔噴丙綸非織造布對(duì)Fe(Ⅲ)離子的吸附性能.熔噴丙綸非織造布由于直徑較小、比表面積大及孔隙率高等特點(diǎn),適合做吸附材料,然而,常規(guī)熔噴丙綸纖維表面由于不含其他功能性基團(tuán),一般對(duì)工業(yè)廢水中重金屬離子不具有吸附能力.實(shí)驗(yàn)中通過測(cè)試發(fā)現(xiàn),未改性的丙綸纖維對(duì)Fe(Ⅲ)的吸附量為0,同時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)熔噴丙綸非織造布纖維表面接枝丙烯酸后,其對(duì)Fe(Ⅲ)離子的吸附量為264.7mg/g.原因是丙烯酸上的功能性基團(tuán)(羧基)被接枝到熔噴丙綸非織造布纖維表面,其功能性基團(tuán)能與Fe(Ⅲ)離子發(fā)生配位反應(yīng)2.3熔噴丙綸非織造布形態(tài)表征分析(1)纖維形態(tài)觀察.采用掃描電鏡觀察熔噴丙綸纖維接枝改性前后纖維形態(tài)變化,其結(jié)果如圖1所示.由圖1a可看出,通過熔噴法制備的丙綸超細(xì)纖維,其纖維直徑不均勻,隨機(jī)排列形成大量微小孔隙,所以熔噴丙綸非織造布具有較大比表面積.由圖1b可看出,熔噴丙綸非織造布經(jīng)懸浮接枝后纖維直徑略微變粗,原因是丙烯酸接枝到熔噴丙綸非織造布的表面,纖維表面產(chǎn)生一層附著物,導(dǎo)致纖維的直徑和形態(tài)有所變化.由圖1c可看出,采用改性后的丙綸熔噴非織造布吸附Fe(Ⅲ)離子后,纖維表面顆粒狀物質(zhì)明顯增多,說明接枝后的熔噴丙綸非織造布對(duì)金屬離子有一定的吸附能力.(2)紅外光譜圖分析.熔噴丙綸纖維的紅外光譜測(cè)試(IR)圖像如圖2所示.由圖2可以看出,熔噴丙綸接枝前在1704.82cm(3)元素能譜分析.對(duì)待測(cè)各種熔噴丙綸非織造布進(jìn)行元素能譜分析,測(cè)試結(jié)果如圖3所示.圖3a為接枝改性前熔噴丙綸非織造布吸附金屬離子后的能譜測(cè)試圖像.由圖3a可知,丙綸熔噴非織造布中只有C元素的存在,表明丙綸熔噴非織造布沒有吸附Fe(Ⅲ)離子的能力.圖3b為接枝改性后熔噴丙綸非織造布吸附金屬離子后的能譜測(cè)試圖像.由圖3b可知,發(fā)現(xiàn)吸附后的熔噴丙綸非織造布中存在C、O、Cl、Fe4種元素,且Fe的重量百分比為19.93%、原子百分比為5.36%,證明經(jīng)懸浮接枝后的熔噴丙綸非織造布吸附了溶液中的Fe(Ⅲ)離子.從而表明其具有吸附Fe(Ⅲ)離子的能力.2.4熔噴丙綸非織造布的接觸角丙綸纖維吸濕性差,在使用過程中極易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象.纖維潤(rùn)濕性能主要與親水性基團(tuán)的多少、親水性基團(tuán)的強(qiáng)弱、纖維的比表面積及大分子的結(jié)晶度有關(guān).丙烯酸中含有大量羥基可與水形成氫鍵.丙綸和丙烯酸接枝共聚后的共聚物既具有丙綸的穩(wěn)定性,又具有丙烯酸的潤(rùn)濕性能.對(duì)接枝前的熔噴丙綸非織造布和接枝后的熔噴丙綸非織造布進(jìn)行動(dòng)態(tài)接觸角的測(cè)試,來(lái)測(cè)定試樣的潤(rùn)濕能力3金屬離子吸附法以熔噴丙綸非織造布為基體,采用懸浮接枝反應(yīng)將