偕胺肟化聚丙烯腈納米纖維廢水處理研究

邵震

摘 要：通過對于電紡絲技術制備出的聚丙烯腈納米纖維無紡布，然后將聚丙烯腈納米纖維無紡布浸入到水溶液原位，通過氯化銅溶液來模擬含金屬離子廢水，將不同的肟化率的偕胺肟化納米纖維對于銅離子的吸附效果，通過各種實驗操作，發現偕胺肟化納米纖維對于含金屬離子廢水的吸附能力效果是最好的。本文通過經過多次實驗進行證明，偕胺肟化聚丙烯腈納米纖維無紡布對于含金屬廢水的處理能力以及納米纖維再生能力都具備非常良好的性能。

關鍵詞：聚丙烯腈；偕胺肟化；電紡絲；含金屬廢水處理

肟基化合物是有機的化合物之一，由于其具有強力的吸附能力，所以能夠被廣泛的在有機反應中間體、有機磷類化合物解毒劑制造、萃取劑以及金屬離子富集與分離等化學領域。而且肟基高分子材料具有極強的易塑性，加工成本低廉的有點，已經被人們廣泛的進行開發與利用。

一、聚丙烯腈納米纖維無紡布的制備

在聚丙烯腈納米纖維無紡布制備的過程中，目前主要采用的技術是電紡絲技術。通常情況下添加的溶劑分別為DMF、DMA以及DMSO等溶劑。在對于各種溶劑進行對比之后我們可以明確，在DMF溶劑中制備的聚丙烯腈納米纖維的直徑是最細的。所以本次實驗過程中的實驗溶劑我們選取的就是DMF溶劑，并且選取0.05/0.2和0.12g/mL的電紡絲溶液所制得的聚丙烯腈納米纖維作為樣本進行觀察，通過掃描式電子顯微鏡對于樣本進行形貌的觀察，并且得出結論。其SEM照片如圖一：

圖一、0.12m溶液制得的樣本

如果溶劑的濃度過高，會導致PAN溶液由于粘度太大而不容易制備電紡絲，為此我們在聚丙烯腈納米纖維無紡布的制備時通常選用質量分數為0.12g/mL的PAN溶液。

二、聚丙烯腈納米纖維的原位偕胺肟化

我們可以通過羥胺對聚丙烯腈中的經濟在水溶液中的加成反應對于PAN納米纖維進行偕胺肟化反應。其制備的原理如Scheme1 ：

由于原位偕胺肟化納米纖維具有反應條件溫和、操作過程簡便、而且能夠原位進行，所以原位偕胺肟化具備廣泛的實用化的發展前景。此外，由于受到實驗條件所限，本文中的偕胺肟化反應屬于原位非均相反應，所以實驗制備的偕胺肟化聚丙烯腈溶劑性能會受到一定程度影響，而且難以通過核磁共振的方式進行反應轉化率的計算。因為PAN偕胺肟化的過程就是將每一個PAN丙烯腈的重復單元附加羥胺分子的過程，所以偕胺肟化的反應轉化率也可以通過PAN納米纖維的肟化率進行表達。通過計算，制成不同的反應條件對于肟化率影響結果圖，如圖二所示：

圖二、不同的反應條件對于肟化率影響結果圖

三、偕胺肟化納米纖維無紡布對銅離子的吸附能力

我們將不同的肟化時間中納米纖維無紡布對于含金屬離子溶液中的銅離子吸附量進行實驗，并且制成圖表，如圖三所示：

圖三、不同的肟化時間中納米纖維無紡布對于含金屬離子溶液中的銅離子吸附量

由圖三我們可以得出這樣的結論，即PAN納米纖維對于銅離子不具有吸附能力。偕胺肟化無紡布的吸附能力隨著時間的增加而增加，當達到最大值時會回落，在吸附能力達到最大值時的肟化率為78.8%。

根據結果我們可以知道，在采用電紡絲方法制備出來的納米纖維具有更加強力的銅離子吸附效果。

結束語：本文通過經過多次實驗進行證明，偕胺肟化聚丙烯腈納米纖維無紡布對于含金屬廢水的處理能力以及納米纖維再生能力都具備非常良好的性能，說明在對于含金屬離子廢水處理中，偕胺肟化聚丙烯腈納米纖維無紡布能夠很好的應用無含金屬離子廢水處理方面，而且能夠充分的利用。

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