中南大学化工院毕设方案

1、致孔剂对NVP-DVB树脂的影响n论文的选题 研究意义 研究思路（内容） 研究进展n研究方案原材料的选择树脂的合成树脂的表征树脂的吸附性能测定致孔剂对NVP-DVB树脂的影响n论文的选题 研究意义 研究思路（内容） 研究进展 NVP-DVB多孔聚合物树脂由乙烯基吡咯烷酮单体在特定条件下悬浮聚合而成的交联聚合物，且广泛使用，已作为色谱分离材料使用，并且具有吸附分离效果好，重复使用率较高的优点。由于不同的混合致孔剂对后交联树脂结构有影响，进而影响树脂的吸附性能。但目前关于致孔剂对NVP-DVB树脂的结构的影响的相关研究较少。因此，研究致孔剂对NVP-DVB多孔树脂结构的影响，在环境保护方面具有重要

2、的意义。 研究意义研究意义 以乙烯基吡咯烷酮（NVP）为单体，二乙烯苯（DVB）为交联剂，偶氮二异丁氰（AIBN）为引发剂，聚乙烯基吡咯烷酮为分散剂，5%NaCl的水溶液为分散介质，甲苯和正庚烷为混合致孔剂，改变甲苯和正庚烷的用量，通过悬浮聚合法制备四中不同的前体树脂，再通过傅克反应，使前体树脂中的悬挂双键进一步交联，得到四种后交联树脂。再测量树脂的孔结构及树脂的吸附性能。研究致孔剂配比对NVP-DVB树脂孔结构和吸附性能的影响。研究思路研究思路p施荣富教授以甲苯和正庚烷为混合致孔剂，研究了AN-DVB, NVP-DVB,BMI-DVB三种不同极性树脂的孔结构和吸附性能。通过比较，后交联NVP

3、-DVB树脂拥有更多的微孔，对苯酚的吸附量最大。研究进展研究进展p邓剑如教授以正庚烷为致孔剂，研究了聚合温度、交联剂、引发剂、致孔剂用量因素对树脂孔结构和吸附性能的影响。温度越快，反应越快产率越高；正庚烷用量增加，树脂产率增加，但树脂对苯酚的吸附性能是先变大后变小；引发剂AIBN的量是1%时，反应活性最好。研究进展研究进展pZaidi,SAR等以不同的邻苯二甲酸二烷基酯为致孔剂，经悬浮聚合得到交联度为30%的一系列NVP-DVB树脂，所得树脂的孔容随加入的致孔剂的亚甲基的链长增加而增大，随致孔剂用量增加而增大研究进展研究进展目前对NVP-DVB树脂的研究主要在前体交联树脂，对后交联树脂的研究少

4、。而且关于致孔剂对NVP-DVB树脂的结构的影响的相关研究较少，所以研究混合致孔剂配比对NVP-DVB树脂的结构的影响是很有必要的。研究进展研究进展致孔剂对NVP-DVB树脂的影响n研究方案原材料的选择树脂的合成树脂的表征树脂的吸附性能测定 致孔剂应当不溶于水，沸点应大于聚合温度，不参加聚合反应反应完成后被包裹在共聚球体之中，可用溶剂提取的方法除去，分为良溶剂和非良溶剂。 甲苯是常用的良溶剂，有利于形成微孔，正庚烷是非良溶剂。有利于形成相当于扩散孔道作用的大孔。两则均符合实验要求，有利于环保，防止二次污染。致孔剂的选择致孔剂的选择 在NVP悬浮聚合反应中，文献报道的引发剂有过氧化氢、过氧化氢/

5、浓氨水混合物和偶氮二异丁腈等。但只有AIBN为油溶性引发剂，并且用AIBN作为引发剂，实验操作简单。 邓剑如教授已报道，引发剂AIBN的量是1%时，反应活性最好。本实验选用AIBN的量为1%。引发剂的选择引发剂的选择分散剂一是要水的表面张力和界面张力，使单体更易于分散成小液珠；二是要吸附在液滴的表面，形成一层保护膜，保护液滴在彼此碰撞时不会粘合。 已有文献报道的分散剂有聚苯乙烯和聚乙烯基吡咯烷酮等，本实验选用聚乙烯醇做分散剂，质量分数为1%。分散剂的选择分散剂的选择 由于笼效应的束缚，要加入分散介质帮组自由基冲破笼效应的束缚，增加NVP增长自由基与交联剂自由基的有效碰撞，加快发生交联反应速率。

6、因此，本实验选用质量分数为5%的NaCl的水溶液作为分散介质。分散介质的选择分散介质的选择搅拌速率太快不利于生成直观颗粒，容易生成粉末状物质。搅拌速率太慢生成的颗粒较大，而且容易结块。 查阅文献转速150-300r/min，具体转速以实验过程中油滴大小合适为准。搅拌速率的选择搅拌速率的选择 对于单体NVP与交联剂DVB的摩尔比，查阅相关文献有1:9、2:8、3:7不等，本实验选择2:8； 对于水相油相质量比，文献报道多采用4:1的比例。本实验也选择4:1的比例； 致孔剂甲苯和正庚烷的用量以及比例未查到文献报道，本实验选择致孔剂和单体的质量比为1:1，甲苯和正庚烷的质量比为4:0、3:1、2:2

7、、1:3；原料配比的选择原料配比的选择悬浮聚合法：1000mL装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中加入水相500mL（含质量分数1%的PVA和5%的NaCl）搅拌均匀。升温至50，按水相：油相质量比为4:1的比例加入油相（DVB、NVP、甲苯、正庚烷、AIBN）。调节搅拌转速至油滴大小合适，将水与温度升至80，保持2h，再升至90，保持6h。反应结束后，洗涤并用丙酮提取10h，60 干燥8h，过筛。前体树脂的合成前体树脂的合成 在三口烧瓶中将聚合所得树脂再二氯乙烷中充分溶胀，加入无水氯化铁（树脂质量的20%）作催化剂于80 下交联反应8h，降至室温，过滤。用无水乙醇和质量分数1%的盐

8、酸交替冲洗数次，乙醇抽提10h，60 真空烘干。制得后交联树脂。后交联树脂的制备后交联树脂的制备树脂的红外光谱用傅里叶红外光谱仪以及KBr压片法测定。前体交联树脂和后交联树脂红外谱图进行对比，观察悬挂双键的变化。树脂的孔结构比表面分析仪以及孔隙率分析仪测定树脂的比表面积、孔容、微孔比表面积、微孔孔容、平均孔径、孔径分布等。树脂的表征树脂的表征树脂的SEM对树脂喷金，用扫描电子显微镜测定观察树脂的整体形貌、空隙、空隙分布等树脂的溶胀性能将树脂放入量筒中，加入一定量的溶剂，使树脂溶胀，赶出其中气泡，记录溶胀后树脂体积比较前体交联树脂和后交联树脂的溶胀性以及稳定性树脂的表征树脂的表征苯酚标准曲线的测

9、定不同树脂对苯酚吸附性能准备5个有磨口塞的150 mL锥形瓶，依次编号为1到5，使用分析天平分别称取树脂0.10 g放入锥形瓶中，并记下所称树脂各自的具体质量，用移液管加入500 uL的无水乙醇以充分润湿树脂，然后依次加入10 mL的0.50 g/L苯酚，40 mL蒸馏水；20 mL的0.50 g/L苯酚，30 mL蒸馏水；30 mL的0.50 g/L苯酚，20 mL蒸馏水；40 mL的0.50 g/L苯酚，10 mL蒸馏水；50 mL的0.50 g/L苯酚。将这5个锥形瓶置于298 K下的恒温水浴振荡器中振荡4 h，吸附达到平衡后，关闭水浴振荡器，测定吸光度。树脂的吸附性能树脂的吸附性能不同

10、温度下树脂的吸附性能测定在温度分别为298 K、308 K和318 K下对水溶液中苯酚的吸附等温线，方法同上面一样；树脂的吸附性能树脂的吸附性能吸附动力学用分析天平称取0.50 g树脂并记下准确质量，放入干燥的1000 mL锥形瓶中，加入2到3 mL无水乙醇充分润湿树脂，再加入250 mL0.50 g/L的苯酚溶液，快速密封锥形瓶，放入298 K下的恒温水浴振荡器中，开始振荡。倒入苯酚溶液同时开始计时，用移液枪在第2分钟和第5分钟时分别取样500 uL，接下来每隔5分钟取样一次，以后每隔10分钟取样一次，当达到吸附平衡时，每隔20分钟取样一次，最后关闭水浴振荡器。用移液枪取500 mL的原始苯

11、酚，记为第0分钟，用紫外可见光度仪测定它们的吸光度值。树脂的吸附性能树脂的吸附性能重复使用性能先配制0.02 mol/L的NaOH溶液。称取0.05 g 树脂，记下树脂的准确质量，加入到150 mL锥形瓶中，用移液枪加入500 uL的无水乙醇充分润湿树脂，然后加入50 mL浓度约为0.50 g/L的苯酚水溶液，随后将锥形瓶置于298K下的恒温水浴振荡器中振荡4 h，吸附达到平衡后，关闭水浴振荡器。用移液枪移取500 uL的液体到小烧杯中，使用紫外可见光谱仪测定得到吸光度值。同时测出原始苯酚的吸光度值。之后，将锥形瓶中的树脂倒出、抽滤，放在323 K下的烘箱中烘干。将烘干后的树脂装入150 mL干燥锥形瓶中，加入25 mL的0.02 mol/L的NaOH溶液以及25 mL的无水乙醇。置于298 K下的恒温水浴振荡器中振荡4 h，待脱附达到平衡后，关闭振荡器。用紫外可见光谱仪测定得到吸光度值。之后，将锥形瓶中的树脂倒出、抽滤，放在323 K下的烘箱中烘干。此过程即一次吸附脱附实验。树脂的吸附性能树脂的吸附性能动态吸附与脱附用量筒量取干燥的树脂7.00 mL倒入小烧杯中，加入适量的乙醇和水。再将树脂转移到直径为16 mm交换柱中。再将浓度为562.0 mg/L的苯酚溶液流过交换柱进行吸附，控制流速恒定