水凝膠基普魯士藍(lán)納米復(fù)合材料
摘要:1.雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠的合成與表征。通過兩步聚合反應(yīng)制備得到聚丙烯酰胺/聚2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸(PAAm/PAMPS)雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠(Dobule-Network Hydrogel),并通過紅外吸收光譜(FTIR)、電子掃描顯微鏡(SEM)確定了樣品的成分與微觀結(jié)構(gòu)形貌。與單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的PAAm比較,雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠PAAm/PAMP的孔隙尺寸從2.3±0.4μm減小到了1.5±0.2μm,大斷裂拉伸應(yīng)力從0.19 MPa到1.1 MPa。由于PAMPS的引入,PAAm/PAMPS雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠中具備了磺酸基、氨基等金屬離子吸附位點(diǎn),從而獲得了銫離子吸附能力。水凝膠的銫離子吸附量從13 mg g~(-1)(PAAm,25 ~℃,[~+]_0=1000 ppm)上升到210 mg g~(-1)(PAAm/PAMPS,25 ~oC,[~+]_0=1000 ppm)。2.普魯士藍(lán)@雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠(PB@PAAm/PAMPS)復(fù)合材料的合成與表征。通過兩步聚合反應(yīng)制備得到聚丙烯酰胺/聚2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠。將預(yù)處理過的PAAm/PAMPS浸泡在K_3[Fe(CN)_6]溶液中,通過加熱生成普魯士藍(lán),得到PB@PAAm/APMPS復(fù)合材料。紅外吸收光譜、X射線衍射和SEM分析表明,普魯士藍(lán)結(jié)晶顆粒均勻地分布在水凝膠內(nèi)部,尺寸為50至100 nm。PB@PAAm/PAMPS復(fù)合材料的拉伸斷裂強(qiáng)度到了1.4 MPa,對銫離子的大吸附量到了390 mg g~(-1)(PB@PAAm/PAMPS,25 ~℃,[~+]_0=1000 ppm)。3.凝膠復(fù)合材料的成型及其流動(dòng)式銫離子吸附性能研究。利用定制的玻璃模具作為凝膠聚合的反應(yīng)容器,制備了管狀、碗狀的PAAm/PAMPS材料。在材料內(nèi)部生長普魯士藍(lán),制備得到管狀、碗狀的PB@PAAm/PAMPS。我們擬合了雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠的吸附動(dòng)力學(xué)曲線、等溫吸附線,研究了管狀、碗狀材料的銫離子吸附性能,并獲得了水凝膠管和PB@PAAm/PAMPS水管的銫離子吸附性能曲線。利用蠕動(dòng)泵控制銫離子溶液流速,隨著銫離子的流速從0.5mL min-1增加到5mL min~(-1),單個(gè)水凝膠管的銫離子率逐漸下降。以80%的銫離子率作為目標(biāo),擬合銫離子百分比與復(fù)合材料管的使用長度的關(guān)系,得到關(guān)系曲線:y=69.795*~(0.475)。結(jié)果顯示,在銫溶液流速的情況下,可以通過增長水凝膠水管的長度以目標(biāo)率。
水凝膠基普魯士藍(lán)納米復(fù)合材料
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