摘 要

本文首先介绍了高分子吸附材料，详细介绍了典型高分子吸附材料聚苯胺的研究发展、分子结构、吸附机理、吸附性能特性、应用及发展现状。然后介绍了复合粒子制备方法，性能测试、表征以及比较。

本实验的主体为聚苯胺，氧化剂为过硫酸铵，用樟脑磺酸掺杂的聚苯胺，利用多孔聚苯乙烯微球的溶胀和聚苯胺的原位聚合制备聚苯胺/聚苯乙烯复合粒子。接着对聚苯胺/聚苯乙烯复合粒子进行性能测试与表征。测试内容包括复合粒子中聚苯胺含量测定、红外光谱分析、TGA分析、表面电阻测定、以及吸附性能测试。接着把不同酸掺杂的聚苯胺/聚苯乙烯复合粒子来比较，最终得出结论。

关键词：聚苯胺；聚苯乙烯；吸附性

Abstract

This paper first introduces the polymer adsorption materials， introduced the typical polyaniline polymer adsorption materials research and development， molecular structure， mechanism of adsorption， adsorption performance characteristics， application and development situation. Then introduces polyaniline/polystyrene composite particle preparation method， performance testing， characterization and comparison.

This experiment by polyaniline as the main body， with ammonium persulfate as the oxidant， camphor sulfonic acid doped polyaniline preparation， swelling of reusing porous polystyrene microspheres and in situ polymerization of polyaniline preparation of polyaniline/polystyrene composite particles. Then the polyaniline/polystyrene composite particle performance testing and characterization. Test content including determination of polyaniline content in the composite particles， infrared spectrum analysis， TGA analysis， determination of the surface resistance， as well as the adsorption performance test. Then with different acid doped polyaniline/polystyrene composite particles are compared， finally come to the conclusion.

Key words：Polyaniline； polystyrene；adsorption

目录

第一章 绪论 1

1.1高分子吸附性材料概述 1

1.1.1高分子吸附性材料 1

1.1.2高分子吸附剂应用 1

1.1.3现状及发展前景 1

1.2聚苯乙烯概述 2

1.2.1 功能型聚苯乙烯微球 2

1.2.2功能性聚苯乙烯微球的应用 2

1.2.3聚苯乙烯微球的制备 2

1.3聚苯胺概述 3

1.3.1新型吸附剂聚苯胺 3

1.3.2吸附性能特点 4

1.4课题研究目的、意义及主要内容 8

第二章 实验部分 10

2.1 PANI/PS复合微粒制备 10

2.1.1前言 10

2.1.2实验设备及试剂 10

2.1.3多孔聚苯乙烯微球制备 11

2.1.4多孔聚苯乙烯微球的溶胀 12

2.1.5 PANI/PS复合微粒制备 12

2.1.6聚苯胺的合成 13

2.2性能测试与表征 14

2.2.1EPS/PANI工复合粒子中PANI工含量测定 14

2.2.2红外光谱分析 15

2.2.3SEM形貌分析 16

2.2.4TGA分析 17

2.2.5表面电导率的测定 18

2.2.6吸附性能测试 20

第三章 结论 23

3.1 EPS/PANI复合粒子对Cu² 的吸附性能 23

3.1.1pH对复合粒子吸附Cu² 的影响 23

3.1.2吸附等温线 23

3.1.3吸附热力学 25

3.2 EPS/PANI复合粒子对Cu² 的解吸性能 26

3.2.1解吸剂类型对解吸效果的影响 26

3.2.2解吸剂浓度对解吸效果的影响 27

参考文献 28

致谢 29

第一章 绪论

1.1高分子吸附性材料概述

1.1.1高分子吸附性材料

高分子吸附性材料是当今吸附剂中比较热门的一种材料，其很多决定性优点使这种新型材料慢慢进入人们的研究范围内，其特点有环保、易制备、价格低等，且许多高分子吸附性材料易解吸，具有二次利用资源的效应，使这种材料在众多吸附性材料中脱颖而出。

1.1.2高分子吸附剂应用

1.1.2.1水处理方面

当今社会的工业发展十分迅猛，但也导致了海域的污染越来越严重，重金属离子浓度十分高，有时竟然比深海海域高出十几倍。所以，污染物及重金属离子的问题刻不容缓，而高分子量吸附剂则能够胜任这一重要任务。Cu² ，Pb² ，Zn² 和Cr³ 等重金属离子大多可被高分子吸附剂吸附，为了使海洋生物远离重金属离子的危害，.现有科学家已研究出了新型配合物——壳聚糖与过渡金属离子Cu² 或Ni² 制备而成。现已经把不同交联度的壳聚糖树脂合成出来，并且研究该系列树脂对两种重金属离子Cu² ，Ni² 的静态吸附性。高分子吸附剂既能够去除废水中含有的重金属离子，又能够回收海水里的金属，十分有效。

1.1.2.2机械加工方面

机器在使用过程中，水会把汽轮机油所污染，同时降低汽轮机油功能特性，最终造成设备故障， 因此，若能够除掉油中的水显得至关重要。科学家制备柱了管状脱水过滤器， 采用丙烯腈或者其他聚合物纤维制成的，它的原理是：纤维材料能够将油中细小、稳定的小水滴转变成大的水滴， 最后除去。实验证明效果良好。

1.1.3现状及发展前景

高分子吸附性材料在国外研究应用高达十几种成熟的技术，但我国研究处于儿童时期，十分稚嫩，各种应用的领域都还尚未形成生产力。高分子螯合剂因为带有各种配位基团，所以被广泛应用于环境保护、物质分离、化学分析；高分子吸水树脂因为吸水性高的，其能够吸收超过自身重量的水分， 因此能够在干旱地区作为保水剂，用来提高种子的成活率， 提高农作物的产量^[2]。

1.2聚苯乙烯概述

1.2.1 功能型聚苯乙烯微球

聚苯乙烯微球是肉眼可见半径随着制备方式的不同有所改变的一系列乳白色小球，而功能性聚苯乙烯微球则是利用聚苯乙烯的特性应用到各种领域，比如催化、吸附、离子交换等等。在许多行业领域都会有聚苯乙烯微球的身影，例如冶金、环保、建筑、生物、医疗等等。聚苯乙烯微球作为吸附剂的应用是最近一段时间才被开发出来的，一般其都会被用来作为媒介，即骨架材料，原因有很多，第一是因其碳链容易改性，可设计性强；第二是由于制备其原料易得，且原料价格低廉；第三是因为可以通过聚苯乙烯不同的聚合反应并且用改变配方的形式制备各种不同型号的聚苯乙烯微球，可选择性十分高；最后一点是它的化学稳定性好，耐各种强酸强碱、高温等极端环境。以上四点优点使得聚苯乙烯在复合材料领域获得了研究人员的高度重视，复合材料十分需要可设计性强，具有稳定性能的原料，目前聚苯乙烯的改性主要是通过单体的改变以及接枝反应，目的在于使得聚苯乙烯微球能够获得更多我们需要的性能，比如高热力学性能以及化学稳定性^[3]等等。

1.2.2功能性聚苯乙烯微球的应用

因为新世纪我国工业发展迅猛，有许多新兴行业蒸蒸日上，但环境污染问题也越来越严重，人们越来越关注污染问题。越来越多的污染问题被抬到风口浪尖，例如2008 年更的多次河水污染，使人们意识到污染问题已经严重威胁到我们每日的生活，并威胁到我们的生命安全。预防和治理工业及生活污染问题，实现我国经济的可持续发展已经成为我国未来国民经济发展的主要方向。因为特殊的非极性的结构，聚苯乙烯系微球能够产生优良的吸附性能，已经具有了良好的社会和经济效益^[4]。

1.2.3聚苯乙烯微球的制备

采用悬浮聚合三步法制备。先分别制备油相和水相。

第一步油相：将 20 g 的苯乙烯与一定质量的二乙烯苯混合在一起作为单体，向单体中加入 0.25 g 过氧化苯甲酰（大约相当于单体质量的 1%）作为反应的引发剂，搅拌，使得过氧化苯甲酰能够充分溶解于单体之中。然后称取一定量的液体石蜡和甲苯按一定的比例混合，将其作为致孔剂放入单体中，并继续搅拌，使它们能够混合均匀。