丁二酸酐和二乙基三胺合成端氨基超支化聚酰胺的研究

由丁二酸酐和二乙基三胺为起始原料采用熔融缩聚法合成出了端氨基超支化聚酰胺;确定了适宜的合成路线和合成反应条件.用FTIR,1H-NMR和GPC对超支化聚酰胺进行了表征.

工业循环水用端氨基超支化聚酰胺的阻硫酸钙垢性能

以二乙烯三胺和丙烯酸甲酯为反应单体,通过Michael加成及酰胺化反应,成功制备出了端氨基超支化聚酰胺,通过红外光谱对其化学结构进行了表征,并将其应用于工业循环用水的阻硫酸钙(CaSO4)垢研究,通过静态阻CaSO4实验,探讨了端氨基超支化聚酰胺在不同影响因素下对CaSO4的抑垢能力。结果表明,端氨基超支化聚酰胺不仅对Fe2O3具有良好的分散性能,而且对CaSO4还具有良好的抑垢性能,在端氨基超支化聚酰胺的添加量达到12 mg/L时,实现了对CaSO4的高阻垢率(96.37%),且在温度(T)低于80℃范围内使用时,其阻CaSO4的效率将保持在85%以上;端氨基超支化聚酰胺不仅能够有效抑制CaSO4垢晶体的生长,降低钙垢的结晶度,而且还能破坏CaSO4垢晶体的规整性,使其产生大量缺陷,从而起到抑制结垢的能力。

端氨基超支化聚酰胺接枝碳纳米管的合成与表征

以三亚乙基四胺和丙烯酸丁酯为原料,通过缩聚反应制备了1种水溶性端氨基超支化聚酰胺(HBPNH2),并通过酰氯化法制备了端氨基超支化聚酰胺接枝碳纳米管(HBP-NH2-g-MWCNTs)。采用红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)对合成产物进行了表征。结果表明:HBP-NH2以共价键的形式连接到碳纳米管的表面,改性后的碳纳米管结晶性能降低,在极性有机溶剂中的溶解性能明显提高。

超支化聚酰胺纳滤膜的制备及对Pb(NO_3)_2的脱除实验研究

以端氨基超支化聚酰胺(HBP-NH2)为水相单体,对苯二甲酰氯为油相单体,聚丙烯腈超滤膜为基膜,采用界面聚合法制备超支化聚酰胺纳滤膜。FTIR-ATR及分离实验结果证实了聚酰胺分离层的存在。二胺类单体与多元酰氯反应一般得到荷负电特征的纳滤膜。在本实验中,由于水相单体为末端含有大量氨基的超支化聚酰胺,通过改变水相或油相单体的浓度可以方便地调节膜的荷电特征。适当增大HBP-NH2的浓度可使膜由荷负电的特征转化为荷正电的特征。当HBP-NH2浓度为1.2%,对苯二甲酰氯浓度为0.5%时,制备的NF4膜对NaCl,MgCl2,Na2SO4和MgSO4的脱除顺序为MgCl2>MgSO4>Na2SO4>NaCl。该膜可成功地脱除水中的Pb(NO3)2。脱除率和溶液通量随着盐浓度的增大略有下降。当Pb(NO3)2浓度为1000mg/L,操作压力为0.8MPa时,Pb(NO3)2的脱除率为83.2%,通量为32.5L/(m2·h)。升高压力,通量增大,但Pb(NO3)2的脱除率保持在84%左右。

AEPPS对超支化聚酰胺纳滤膜性能的影响

通过与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应,将N-氨乙基哌嗪丙基磺酸盐(AEPPS)两性离子化合物引入超支化聚酰胺纳滤膜中以改善膜性能。着重考察AEPPS的质量分数对膜性能的影响。结果表明,与以往报道该物质与哌嗪或间苯二胺等小分子混合使用效果不同,当AEPPS与端氨基超支化聚酰胺混合作为水相反应物时,随着AEPPS质量分数的增加,膜的脱盐顺序发生变化,由Na2SO4>Mg SO4>Mg Cl2>Na Cl逐渐变为Mg SO4>Mg Cl2≈Na2SO4>Na Cl,最后是Mg SO4>Na2SO4>Mg Cl2>Na Cl。脱盐率先增大后降低,膜通量呈现相反趋势。AEPPS的引入增强了膜的亲水性及抗蛋白质吸附能力。当水溶液中AEPPS质量分数为0.6%时,制备的纳滤膜NF06在牛血清蛋白或溶菌酶蛋白溶液中反复运行3次后,通量恢复率分别为99.3%和99.4%。

界面聚合制备PEI-SiO_2/HBPA纳滤膜及性能研究

采用端氨基超支化聚酰胺(HBPA)和均苯三甲酰氯(TMC)为功能单体,在聚丙烯腈超滤膜表面界面聚合制备纳滤膜,并将聚乙烯亚胺改性SiO_2(PEI-SiO_2)引入活性分离层中以调节膜性能。傅里叶全反射红外光谱、扫描电镜及EDS证实了活性分离层聚酰胺的形成及PEI-SiO_2的成功引入。结果表明,当PEI-SiO_2加入量在0.01~0.04 g之间变化时,膜通量均较未加样品膜有所提高,超过0.04 g后,继续增加用量,通量减小。此外,5 min的聚合反应足以在超滤膜表面形成活性分离层得到纳滤膜,继续延长反应时间,通量逐渐下降,脱盐率呈现先增加后减小的趋势。本实验范围内,当PEI-SiO_2加入量为0.02 g,HBPA浓度为1.2 wt%;TMC为0.5 wt%,反应时间为10 min时,制备所得NF8膜的性能最佳。该膜对1000 mg/L的MgSO_4和CoCl_2中钴离子的脱除率分别为84.6%和93.3%,当操作压力从0.2 MPa逐渐增加到0.8 MPa时,Co^(2+)脱除率稳定在94%左右,通量则逐渐增大。

HBP-NH_(2)的制备及其对尾矿中重金属的淋洗效果

文章将丙烯酸甲酯与二乙烯三胺进行迈克尔加成及酰胺化反应,制备出了端氨基超支化聚酰胺(HBP-NH_(2)),采用FTIR表征了其化学结构,并研究了所制备的HBP-NH_(2)在不同因素影响下对尾矿中重金属Cd、Pb和Zn的淋洗修复效果。实验结果表明,相较于柠檬酸(CA),HBP-NH_(2)对尾矿中Cd、Pb和Zn具有更好的淋洗效果,当淋洗时间t=120 min,pH=6.5,CHBP-NH_(2)=2.0%及液固比为20∶1时,HBP-NH_(2)对尾矿中Cd、Pb和Zn的去除率分别为79.3%、75.2%和57.9%。另外,HBP-NH_(2)对尾矿中不同重金属的淋洗顺序为Cd>Pb>Zn。使用HBP-NH_(2)淋洗后,有利于尾矿表层颗粒在风蚀作用下更加稳定,促进矿区生态修复。在淋洗废液中添加Ca(OH)_(2)可实现Cd的沉淀而达到有效去除,且Ca(OH)_(2)添加浓度为25 g/L时,淋洗废液中Cd的去除效果最佳,可达96.3%,此时基本满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的排放要求。因此,HBP-NH_(2)可以作为环境友好型化学淋洗剂用于矿区污染控制与生态修复。