陳捷 楊黎明 陳麗琴
（上海大學環境與化工學院，化工系，上海市嘉定區，郵編：201800）

　　摘 要：本文采用預輻射接枝法，對聚丙烯纖維用60Coγ射線在空氣中進行預輻照，然后將樣品置于丙烯酸（AAc）水溶液中進行接枝反應。研究了各種添加劑（如硫酸亞鐵、亞硝酸鈉、硫酸、甲醇等）對接枝率的影響，同時研究了接枝后的纖維對銅離子的吸附作用。結果表明，在一定的范圍內，反應時間的增加、單體濃度的增大都有利于接枝率的提高；加入一定量的硫酸亞鐵、亞硝酸鈉、甲醇等添加劑都具有一定的阻止均聚和增強接枝的作用。接枝AAc后的纖維對銅離子有交換吸附作用,將接枝AAc后的聚丙烯纖維用氫氧化鈉水溶液處理后，其對銅離子的吸附速度明顯提高。
　　關鍵詞：輻射接枝；聚丙烯纖維；丙烯酸；離子交換

1.實驗原理

　　采用60Coγ射線對聚丙烯纖維進行輻照，使之產生具有一定活性的自由基或過氧化物，引入單體后，這些自由基或過氧化物在一定條件下可引發接枝反應。一般纖維接枝后，其表面都具有某種官能團的性質。因此對聚丙烯纖維接枝丙烯酸，可將羧基引入纖維表面，使之成為可交換某些陽離子的特種纖維，從而可吸附廢水中的重金屬離子。本文以銅離子為例，測定了不同條件下纖維對銅離子的吸附量。

2.結果與討論

　　2.1單體濃度對接枝率的影響
　　本實驗考察了AAc濃度為10％～40％的接枝反應情況，結果表明，在這一范圍內，接枝率隨單體濃度的增大而線性增大。當濃度高于40％時，一方面均聚反應較嚴重，另一方面單體利用率不高，因此不予考慮。
　　2.2 接枝時間對接枝率的影響
　　AAc的接枝率隨接枝時間的增加而線性增大，當反應進行到一定時間后，接枝率不再增加。
　　2.3添加劑對接枝率的影響
　　本實驗選用了硫酸亞鐵（FeSO₄）﹑ 甲醇（CH₃OH）﹑亞硝酸鈉（NaNO₂）等具有一定氧化還原作用的化合物分別加入反應體系，以期達到阻止均聚，增強接枝的目的。
　　FeSO₄是最為常用的接枝反應增強劑，在許多接枝反應體系中，具有很好的阻止均聚和增強接枝的作用。亞鐵離子在預輻射接枝反應中的阻聚及增強作用，普遍認為主要是以下氧化還原反應的結果[8，9]：

ROOH + Fe²⁺ → RO· + Fe³⁺ + OH^-

　　這一反應還能降低過氧化物的分解溫度，但是FeSO₄的添加量超過一定量時，則要與反應的自由基RO·發生如下反應

RO· + Fe²⁺ → RO^- + Fe³⁺

　　這一反應使增長著的接枝鏈失去活性，從而削弱接枝反應。
　　如果沒有阻聚劑則在接枝反應過程中很容易發生均聚反應。均聚物一旦形成，就會附著在纖維表面很難除盡，從而造成假性接枝。
　　實驗首先考察了FeSO₄在含H2SO4條件下，預輻照的PP纖維接枝AAc的情況，結果表明，AAc的接枝率先隨FeSO₄含量的增加而增大，然后隨FeSO₄含量的增加而逐漸減小。當FeSO₄含量在1.0×10^-3M附近時，AAc的接枝率達到最大值。原因是當FeSO₄適量時，使得·OH自由基變成OH^-，達到阻止均聚的目的；而當FeSO₄過量時，不僅·OH自由基變成OH^-，而且使RO·自由基變成RO^-，從而使鏈增長反應失活，最終導致接枝率降低。
除了FeSO₄外，本實驗還分別研究了CH₃OH的量和NaNO₂濃度對預輻照的PP纖維接枝AAc的影響。結果表明，二種添加劑對接枝體系中的AAc具有較好的阻聚效果及增強接枝作用。體系在CH₃OH量為2.5×10-3M附近接枝率有一個最大值。而對于NaNO₂來說，只需加入約10-7M后，就不再有明顯的均聚反應。
　　2.4 接枝AAc后的PP纖維對銅離子的吸附
　　實驗考察了不同接枝率對銅離子吸附量的影響，也考察了離子解吸附與纖維再生后對吸附率的影響。結果表明，纖維對銅離子的吸附率隨接枝率的增大而提高（如圖1所示）。接枝AAc后的纖維經NaOH溶脹處理后，對銅離子的吸附有明顯提高（如圖2所示）。

3. 結論

　　1.與硫酸亞鐵（FeSO₄）相似，亞硝酸鈉(NaNO₂)和甲醇(CH₃OH)等對AAc水溶液體系的接枝反應都有一定的增強作用。
　　2.接枝AAc的PP纖維對銅離子有很好的吸附作用。

參考文獻

　　1. Stefanova, R.Y., Water Science and Technology v 39 n 8 1999. p 139-146
　　2. 姚占海，饒蕾，徐俊，輻射研究與輻射工藝學報，1997，15（2），65-70
　　3. Jukka L.,Kaisa V.,Heikki T., J. Appl. Polym. Sci., 1998,68(3),355-362
　　4. Jie Chen; Liming Yang; Minghong Wu et al. Radiat. Phys. Chem., 2000, 59(3):313-316