目 录
1 引言 1
1.1 天然有机物的介绍 1
1.2 水中天然有机物的去除方法 1
1.3磁性凹土树脂的研究现状 2
1.4 氯化磁性凹土树脂的概述 3
1.5 选题的依据和意义 3
2 实验部分 4
2.1 实验试剂与实验仪器 4
2.1.1 实验试剂 5
2.1.2 实验仪器 6
2.2 实验方法 7
2.2.1 实验装置图 7
2.2.2 氯化磁性凹土树脂的制备流程图 8
2.2.3 氯化磁性凹土树脂的制备过程 8
2.3 材料的表征方法 10
2.3.1 红外光谱 10
2.3.2 X射线衍射 10
2.3.3 扫描电镜 10
2.3.4 树脂氯甲基化程度的测定 11
2.3.5 树脂溶胀状态下有效比表面面积的测定 12
2.3.6 树脂吸附容量的测定 13
2.3.7 树脂去除率的测定 14
2.4 实验结果与讨论 14
2.4.1 FT-IR分析 14
2.4.2 XRD分析 16
2.4.3 SEM分析 17
2.4.4 树脂氯甲基化程度的分析 19
2.4.5 树脂溶胀状态下有效比表面面积的分析 19
2.4.6 树脂吸附容量的分析 20
2.4.7 树脂去除率的分析 21
3 结论与展望 22
致 谢 23
参考文献 24
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引言
1、1天然有机物的介绍
天然有机物是指在自然循环过程中，动植物的尸体经过腐烂分解产生一类的大分子有机物，主要包括微生物分泌物、腐殖质、动物的废弃物及溶解的动物组织等。天然有机物会与氯反应生成卤乙酸、三氯甲烷等生成致癌，致畸形物质。它是在氯消毒处理之前需要去除的消毒副产物的前体物质和形成水的色度和臭味的成因物质，它也会通过吸附在胶体和悬浮物的表面,使系统的稳定性加强,对于其它不纯物质也有阻碍作用,加大了水处理的难度，而且絮凝剂和消毒剂投入过量,水处理成本又增加了。传统工艺又无法去除某些有机污染物。管壁上附着的微生物会利用进入管网的天然有机物,这就为细菌的生长与繁殖提供了丰富的营养。之后管壁会被腐蚀,使重金属离子和铁屑溶入水中,造成二次污染,这种反应会形成非生物稳定性的水,具有三致特性即致癌，致突变，致畸。管网的使用寿命缩短了,致使爆管事件时有发生。所以,去除水中的天然有机物是当前水处理界的热点问题[1-5]。
1.2水中天然有机物的去除方法讨论
目前国内外传统的天然有机物的去除方法主要包括吸附法、氧化法、强化混凝法及膜滤法。传统去除微污染水源中天然有机物的各种方法在实际运用中各有优缺点：强化混凝虽然对高分子量组分的天然有机物有较好的去除率，但对亲水性小分子天然有机物去除效果差，且处理效果不稳定，受水环境质量影响较大；絮凝剂的残留问题可能导致二次污染，危害人类健康。膜滤法对有机物的去除效率高，但膜成本高、投资运行的费用高，后期膜滤浓缩液的处理处置困难。此外天然有机物易对膜造成不可逆的污染，降低膜通量从而影响膜处理效率。臭氧氧化在饮用水的深度处理中发挥着重要作用，但运行成本高、装置复杂、处理量有限从而限制其在实际工程应用中的推广；臭氧氧化天然有机物不彻底，有可能转化为亲水性小分子天然有机物，在后续的氯消毒过程中会生成更多的消毒副产物，存在安全隐患。
吸附法因具有低能耗、污染小、操作简单、运行稳定和易推广等优点受到研究者的青睐，其中活性炭和无机矿物吸附剂因具有强大的吸附性能而被广泛研究和应用。但活性炭价格昂贵，工程应用时难以回收，再生困难；无机矿物吸附剂在吸附方面显示出一定的优越性，但单独使用吸附量不大，需进行改性，增加处理成本，且难以再生，不利于循环使用。吸附法的核心是吸附剂，因而探索新型吸附剂成为吸附法研究与应用的突破点。磁性凹土树脂应运而生。而为了更多的交换吸附水中的天然有机物，本研究是在磁性凹土树脂的基础上进一步氯化，制成氯化磁性凹土树脂。
1.3 磁性凹土树脂研究现状
国内的研究者在跟踪研究MIEX树脂的基础上制备出一系列新型的磁性树脂，这些磁性树脂在比表面积、交换容量、少的溶出物种类和数量上相对于MIEX具有一定的优势，在磁性树脂的研究上又迈进一步；但此类树脂的生产成本依然较高。近年来，为了进一步改善吸附树脂的综合性能和降低生产成本，有机-无机复合树脂引起研究者的广泛关注。在树脂的三维网络中加入无机成分，可改进树脂的耐盐性能、机械强度、热稳定性和重复使用等性能，且能够降低生产成本。无机原料包括矿物粘土和金属氧化物。
Castro等[6]通过共沉淀法制备出的磁性活性炭复合材料，陈亮[7]采用共沉淀法，将Fe2+和Fe3+混合负载在膨润土表面制备出磁性膨润土复合材料，类比推理，凹土也能制备磁性凹土材料，使复合材料同时具备凹土的高吸附性能和磁性分离性能。
Wang等[8]通过熔融共混法制备出聚丙烯/ATP（凹凸棒粘土）纳米复合材料。结果表明：ATP能够均匀分散在聚丙烯中，加入的ATP起到成核作用，使聚丙烯球晶尺寸较小，其力学性能及储能模量得到提高。
Lai等[9]采用压模法制备聚四氟乙烯和酸处理ATP的纳米复合材料。凹土的添加有效降低复合材料的磨损率，酸处理的ATP对聚四氟乙烯耐磨性能的提高优于未处理的ATP，且耐磨损性能随着酸处理ATP添加量的增加而提高。复合材料与纯聚四氟乙烯相比有更高的热吸收容量和更高的耐磨损性能。
林涛[10]对钙基膨润土进行钠化处理，再以十八烷基三甲基溴化铵（OTAB）作插层剂，采用阳离子交换法对钠基膨润土进行有机改性，最后添加双酚A为原料，利用插层聚合法制备出环氧树脂/膨润土复合材料，实验结果表明，复合材料的拉伸强度、冲击强度、热分解温度均得到提高。卢凤英[11]等采用原位聚合法制备出硅藻土/不饱和聚酯复合树脂，与纯UP相比，添加质量分数1-4%硅藻土的复合树脂的热稳定性有明显提高。膨润土、硅藻土等无机矿物材料的添加使得复合材料的综合性能得到提升。
通过磁性树脂的研究现状发现科研工作者在跟踪研究MIEX树脂的基础上，更多的研究指向提高磁性树脂对有机物的吸附性能上，磁性树脂吸附有机物性能的发挥取决于树脂的孔隙结构特征和表面化学性质。
1.4氯化磁性凹土树脂的概述
氯化磁性凹土树脂是为了进一步提升磁性凹土树脂的吸附性能，降低生产成本。本研究旨在把聚苯乙烯系树脂作为研究对象，进行功能化改性、引入特殊的官能团，制备出吸附量较高的磁性凹土树脂，以此可以达到对某种特定物质的高效分离，改善了吸附效果。氯化磁性凹土树脂制备原理主要是首先由氯化锌与氯甲醚发生亲电反应，使氯甲醚带有正电，与聚乙烯系苯环上的氢发生取代反应，然后聚乙烯系苯环上的氯甲醚与氢离子发生亲核反应使氯甲醚上的醚键断裂后，与氯离子发生取代反应，生成聚乙烯系氯化磁性凹土树脂。
中国大约有4亿多人通过食物、饮水或用水等途径直接与水中的天然有机污染物接触,现今全世界已检测出2221种有机物存在于水中，有765种是在生活饮用水中，天然有机物占大部分，已经严重威胁人们的身体健康。

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