硫脲树脂修饰的聚丙烯酰胺复合水凝胶对甲基蓝的吸附研究开题报告

 2023-03-29 08:03
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1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

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文献综述1.引言随着现代印染工业的快速发展，印染废水排放导致的环境问题越来越严重。

亚甲基蓝(MB)是偶氮类染料的一种，广泛应用于皮革、纺织品、纸张和衣物等。

其制作工艺简单、染色牢固、适用性广，是印染废水中具有代表性的阳离子污染物之目前，对含有 MB废水的处理方法主要有吸附法、离子交换法、化学沉淀法、微生物降解法、光催化降解法和膜分离法等。

其中吸附法由于其经济性和高效率、不产生有害物质等优点，被认为是较适合的处理方法。

常用于吸附MB 的材料有壳聚糖、活性炭、金属－有机框架和丙烯酸基水凝胶等。

2.水凝胶材料合成高分子水凝胶主要是由单体在一定条件下，通过引发剂引发聚合而成。

这类水凝胶单体中一般都含有-C=C-，同时含有丰富的亲水性基团，如羧基、羟基和胺基等。

亲水性基团使合成的高分子水凝胶具有吸水溶胀性能。

按照制备合成高分子水凝胶的主要原料不同，可将其分为丙烯酸类水凝胶和丙烯酰胺类水凝胶等。

2.2.1聚丙烯酸类水凝胶丙烯酸类是一种常见合成水凝胶的单体，由于丙烯酸单体中的碳碳双键容易和其它单体共聚形成聚丙烯酸类水凝胶。

同时丙烯酸单体中含有羧基，在制备水凝胶时加入氢氧化钠，将羧基转化为羧酸根离子，这样可以有效地提高水凝胶的亲水性，增大聚丙烯酸水凝胶的溶胀度，拓展丙烯酸类水凝胶的应用范围。

同时，丙烯酸可以与其它功能性单体共聚制备出种类繁多，性能各异的水凝胶。

2.2.2聚丙烯酰胺类水凝胶聚丙烯酰胺是丙烯酰胺均聚物和共聚物的统称，聚丙烯酰胺是一种水溶性的高分子，其结构中含有大量的酰胺基，易形成氢键，从而具有较好的稳定性和絮凝作用，同时易于化学改性，素有百业助剂之称。

因此科研工作者通过引入基团、纳米材料制备了各种特性的聚丙烯酰胺水凝胶，使聚丙烯酰胺水凝胶在水处理、生物医药、废弃物处理等领域得到广泛的使用。

聚丙烯酰胺水凝胶用途虽多，但水凝胶中高聚物含量较低，其链段柔顺，从而无法承受较大的应力;此外，化学交联的网络链受到交联点的限制，导致链的活动性降低。

同时化学交联形成的聚丙烯酰胺水凝胶因网络结构特点，导致力学性能较差，因此在许多方面的应用受到了限制。

因此我们希望通过硫脲树脂进行修饰以增强力学性质。

3.聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺（PAM）既是一种有机高分子材料，也是一种常用的吸水材料l5]。

PAM有良好的絮凝作用可用于吸附水体中有害物质,常常作为一种保水剂和絮凝剂使用。

丙烯酸(PAA)分子链上含有大量的亲水基团，在加入水后，表现出极强的吸水性能和保水性能7。

目前广泛应用于各类行业，其中主要包括食品、医疗卫生和农业园林等行业。

前人研究证明聚丙烯酰胺中加入适量丙烯酸，共聚合之后制得 PAM-co-PAA水凝胶。

该水凝胶因含有大量羧基、羟基等亲水基团，故具有较强的吸水能力。

在 PAM-co-PAA合成之前的碱处理，使其中-COOH基团变为-COO-，其溶胀性能获到大幅度提高，这解决了水凝胶吸水倍率低和吸水速度慢等问题。

该水凝胶可以吸附自身质量几百倍的水，表现出优异的吸水溶胀性能。

因此，PAM-co-PAA水凝胶的研究和应用得到广泛关注。

参考文献[1]李亚楠,南国英,代学民.我国印染废水深度处理技术研究现状及发展趋势[J].河北建筑工程学院学报,2016,v.34;No.120(02):69-72.[2]林海龙,赵权宇,黄和.微藻处理废水的研究进展[J].生物加工过程,2019,17(01):72-82.[3] Yaseen D A ,Scholz M . Textile dye wastewater characteristics and constituents of synthetic effluents: a critical review[J]. International journal of Environmental Science and Technology, 2018.[4] Jung J S ,Kim S H . Application of smectite for textile dyeing and fastness improvement[J]. RSC Adv.2019, 9(63):36631-36639.[5]Wang, Feng, Lucia, et al. The synthesis and absorption dynamics of a lignin-based hydrogel for remediation of cationic dye-contaminated effluent[J]. Reactive S4800）观测PAM、TF、TF/PAM以及脲醛树脂微球的形貌。

红外光谱仪（FTIR，NEXUS 870）在波数范围为4000-400cm-1之间检测PAM、TF、TF/PAM以及脲醛树脂微球等样品的IR特征峰。

采用德国Bruker公司D8-Advance型X射线衍射（XRD）分析PAM、TF、TF/PAM以及脲醛树脂微球等材料的晶型和结晶程度。

测试条件：Cu Kα射线，管电压40 kV，电流40 mA，扫描范围5-40 o，扫描速度5 omin-1。

利用BELSORP II吸附仪在77k下测量N2吸附/脱附等温线，在测量之前将样品在150 ℃下脱气4小时预处理。

在约0.99的相对压力下评价总孔体积，并且使用Brunauer-Emmett-Teller（BET）方法，通过在0.05-0.25范围内的相对压力分析等温线的吸附分支来计算表面积。

通过NLDFT平衡法分析等温线的解吸分支确定孔径分布。

样品热重曲线利用Netzsch STA 409热重分析仪进行测试，温度范围从常温~1000 oC，升温速度为10 oC/min。

使用美国PE公司的Lambda 35型紫外分光光度计在600 nm处测甲基蓝溶液浓度。

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