毕业论文课题相关文献综述

1.1离子交换纤维的介绍

离子交换纤维（ion-exchange fiber，简称IEF）是继离子交换树脂之后的一类新型的具有离子交换与吸附、化学反应催化和生物活性等实用性功能的纤维材料^[1]。与离子交换树脂相比，它具有比表面积大、交换与洗脱速度快、更容易再生、应用形式多样等特点。并在水处理、环保和贵重金属提取，吸附、催化等方面发挥着巨大作用，因而受到了广泛的关注并得到了广泛的发展。离子交换纤维包括阴、阳、两性离子交换纤维和螯合型功能纤维。前者为在纤维的骨架上带有磺酸基、羧酸基、磷酸基、胺基等可离解基团，能与阳离子或阴离子进行交换；后者则带有含不同配位的功能基团，能和金属阳离子形成螯合物。具有吸附功能的离子交换纤维必须满足以下三个条件：(1)离子交换基团和骨架聚合物必须具有化学稳定性；(2)离子交换容量必须是足够高的：(3)机械强度要足够大。

离子交换纤维虽然在很多方面已有应用，但目前此类材料的制备和交换吸附机理还有待于进一步的深入的研究。聚丙烯腈（简称PAN）纤维因其原料丰富、耐光性和耐辐射性优异，价格低廉，且表面具有易于改性的官能团，因此被广泛用作离子交换纤维的基体材料，从20世纪60年代即开始其相关的研究^[2-3]。

离子交换纤维将作为一种新型商效吸附材料，它与传统的颗粒状离子交换剂相比具有如下特点：(1)几何外形不同，一般颗粒状的直径大于30微米，纤维状的直径一般不超过10微米，因此纤维的传质距离短。(2)具有很大的有效比表面积，因而交换与洗脱速度都快。(3)可以多种形式应用，如纤维，纱线，织物，非织布等。因此可适用于多种方式的离子交换过程，开拓了许多新的技术工艺。例如，当净化量小的溶液时，可将短纤维塞满柱子；当处理量大的溶液时，可采用长纤维的离子交换物(纤维长400-500u m)，进行连续交换操作方法。(4)离子交换纤维虽然它的静态交换容量一般比颗粒状材料低，因而在应用范围受到局限，但是将它用于下述过程是有一定价值的：所需吸附的物质浓度不高，如吸附蒸汽和气体，必须具备极高离子交换动力学要求的场合，利用这类纤维制成的织物或无纺布，还可用于吸附气体中的有害物质(例如防毒)，还可以提取剧毒或者特别有价值的物质。

弱碱性离子交换纤维化学稳定性较好、交换容量较高及再生容易，还可吸附酸性的杂质，多用作空气中HCl、HF、H2S、CO2 等酸性气体的吸附，具有很好的应用前景^[4-5]。目前国内已有相关的研究报道^[6-7]。以三乙烯四胺为胺化试剂，制备出了一种含弱碱性离子交换纤维。

弱酸性阳离了交换纤维由于对氢离子和多价金属离子具有独特的选择性,所以在气体净化^[8]、废水处理^[9]、生物化工^[10]、稀土元素分离^[11],等多个领域都得到了广泛应用

1.2螯合纤维

1.2.1螯合纤维的概况

螯合纤维是一类能与金属离子形成多配位络合物的纤维状吸附功能材料，是近年来发展起来的一种新型离子吸附纤维。这类纤维在工业废水、废气的处理以及金属元素分离、分析诸方面得到了广泛的应用，用螯合纤维分离、富集微量元素的报导愈来愈多。

目前对用于离子交换富集的螯合纤维研究和应用最广泛国家是前苏联和日本，七十年代后期以来，它们合成了含各种功能基的离子交换纤维，并已有实验性生产，出版了关于离子交换的专著和评述[12-13]。国内目前有关富集分离螯合纤维的研究也十分活跃，陆耘、曾汉民[14-15]等对此均有专门评述。研制了多种螯合纤维，其具有不同的功能基团，并用于重金属、贵金属和稀土元素的分离、富集和回收。