水凝胶基普鲁士蓝纳米复合材料
摘要：1.双网络结构水凝胶的合成与表征。通过两步聚合反应制备得到聚丙烯酰胺/聚2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸(PAAm/PAMPS)双网络结构水凝胶(Dobule-Network Hydrogel),并通过红外吸收光谱(FTIR)、电子扫描显微镜(SEM)确定了样品的成分与微观结构形貌。与单网络结构的PAAm比较,双网络结构水凝胶PAAm/PAMP的孔隙尺寸从2.3±0.4μm减小到了1.5±0.2μm,大断裂拉伸应力从0.19 MPa到1.1 MPa。由于PAMPS的引入,PAAm/PAMPS双网络结构水凝胶中具备了磺酸基、氨基等金属离子吸附位点,从而获得了铯离子吸附能力。水凝胶的铯离子吸附量从13 mg g~(-1)(PAAm,25 ~℃,[~+]_0=1000 ppm)上升到210 mg g~(-1)(PAAm/PAMPS,25 ~oC,[~+]_0=1000 ppm)。2.普鲁士蓝@双网络结构水凝胶(PB@PAAm/PAMPS)复合材料的合成与表征。通过两步聚合反应制备得到聚丙烯酰胺/聚2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸双网络结构水凝胶。将预处理过的PAAm/PAMPS浸泡在K_3[Fe(CN)_6]溶液中,通过加热生成普鲁士蓝,得到PB@PAAm/APMPS复合材料。红外吸收光谱、X射线衍射和SEM分析表明,普鲁士蓝结晶颗粒均匀地分布在水凝胶内部,尺寸为50至100 nm。PB@PAAm/PAMPS复合材料的拉伸断裂强度到了1.4 MPa,对铯离子的大吸附量到了390 mg g~(-1)(PB@PAAm/PAMPS,25 ~℃,[~+]_0=1000 ppm)。3.凝胶复合材料的成型及其流动式铯离子吸附性能研究。利用定制的玻璃模具作为凝胶聚合的反应容器,制备了管状、碗状的PAAm/PAMPS材料。在材料内部生长普鲁士蓝,制备得到管状、碗状的PB@PAAm/PAMPS。我们拟合了双网络结构水凝胶的吸附动力学曲线、等温吸附线,研究了管状、碗状材料的铯离子吸附性能,并获得了水凝胶管和PB@PAAm/PAMPS水管的铯离子吸附性能曲线。利用蠕动泵控制铯离子溶液流速,随着铯离子的流速从0.5mL min-1增加到5mL min~(-1),单个水凝胶管的铯离子率逐渐下降。以80%的铯离子率作为目标,拟合铯离子百分比与复合材料管的使用长度的关系,得到关系曲线:y=69.795*~(0.475)。结果显示,在铯溶液流速的情况下,可以通过增长水凝胶水管的长度以目标率。
水凝胶基普鲁士蓝纳米复合材料
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