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本研究通过对硅胶/聚苯乙烯复合材料(SG/PS)改性,合成了四种新型硅胶/聚苯乙烯复合材料,采用傅立叶变换红外分光光度计(FTIR)和热重分析(TG)等方法进行了表征,研究了含有螯合基团的三种复合材料对金属离子的吸附性能,并对复合材料固体酸进行了催化性能方面的研究。主要内容如下:
⑴将硅胶/聚苯乙烯(SG/PS)氯磺化,再分别与二乙烯三胺(DETA)和三乙烯四胺(TETA)反应,合成二乙烯三胺改性硅胶/聚苯乙烯复合材料(SG-PS-SO2-DETA)和三乙烯四胺改性硅胶/聚苯乙烯复合材料(SG-PS-SO2-TETA),通过红外光谱、热重分析对其进行了表征,并对SG-PS-SO2Cl磺酰氯含量,SG-PS-SO2-DETA和SG-PS-SO2--TETA氨基含量进行测定。
⑵研究了二乙烯三胺、三乙烯四胺改性硅胶/聚苯乙烯复合材料对Ni2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Pd2+、Pt4+、Hg2+、Ag+和Au3+金属离子的静态饱和吸附,对Au3+、Ag+和Hg2+的吸附动力学、等温吸附以及pH值对吸附量的影响。实验结果表明,两种材料对Au3+、Ag+和Hg2+具有较高的吸附量;对Au3+和Hg2+的吸附过程属于液膜扩散机理,等温吸附较好地符合Langmuir吸附模型,而对Ag+的吸附过程为多重吸附机理,等温吸附则更好地符合Freundlich吸附模型;在实验范围内,对Au3+、Ag+和Hg2+的最佳吸附pH值分别为3、4和5;对Au3+具有较好的吸附选择性。
⑶将氨基硅胶/聚苯乙烯(SG-PS-NH2)经过重氮化后,与酸性铬蓝K(ACBK)偶合,合成了酸性铬蓝K改性硅胶/聚苯乙烯复合材料(SG-PS-azo-ACBK),并进行了红外光谱和热重分析表征。研究了SG-PS-azo-ACBK对Ni2+、Cu2+、Zn2+、pb2+、pd2+、Pt4+、Hg2+、Ag+和Au3+金属离子的静态饱和吸附,对pd2+、Ag+和Au3+的吸附动力学、等温吸附以及pH值对吸附量的影响。实验结果表明,对Ag+具有较高的吸附量,较好的吸附动力学性质和较好的选择吸附性;SG-PS-azo-ACBK对Ag+和Au3+的等温吸附过程较好符合Laagmuir等温吸附模型,而对pd2+的等温吸附过程则较好符合Freundlich等温吸附模型。在实验范围内,对于Ag+和Pd2+的吸附,吸附量随着pH值的增大逐渐增大;对Au3+最佳吸附pH值为3。
⑷以氯磺酸为磺化剂,将硅胶/聚苯乙烯(SG/PS)磺化,合成磺化硅胶/聚苯乙烯复合材料(SG-PS-SO3H),并测定溶胀性能、表观密度和酸密度,对其进行红外光谱表征。实验结果表明,SG-PS-SO3H在水中无溶胀性能,测定其表观密度为0.76g/cm3,酸密度为1.97 mmol/g。将合成的SG-PS-SO3H用于催化乙酸乙酯的合成,通过气相色谱法研究SG-PS-SO3H在不同温度下对催化合成乙酸乙酯的影响。在40-80℃的温度范围内,随着温度的升高,SG-PS-SO3H催化活性也增大。