功能化納米纖維素對染料和離子液體的吸附性能研究.pdf

1、納米纖維素（CNCs）具有高的比表面積，高反應活性，表面豐富的羥基結(jié)構(gòu)及高親水性等特點，可作為一種有潛力的新型吸附劑基體材料，用于水體中污染物的高效去除。本課題以三種不同的方法改性納米纖維素，制備了四種具有不同結(jié)構(gòu)、形貌及功能特點的納米纖維素基吸附劑，并系統(tǒng)的研究了功能化納米纖維素對水體中染料和離子液體的去除能力及吸附機制。具體工作如下：
　?。?）羧基化納米纖維素去除水體中的陽離子染料。實驗中以纖維素為原料，用硫酸水解的方法制備

2、了一維棒狀的CNCs，用馬來酸酐對CNCs進行改性，在CNCs表面引入較大極性的羧基官能團，得到吸附劑CNM。隨后，分別考察了纖維素，CNCs及CNM對陽離子染料亞甲基藍，結(jié)晶紫，孔雀石綠及堿性品紅的去除效果。結(jié)果表明，吸附劑CNM對四種陽離子染料的去除效果相比較纖維素與CNCs均有大幅提高。此外，我們進一步詳細探究了吸附劑CNM對結(jié)晶紫的吸附性能，包括實驗條件如吸附時間、溶液pH、吸附溫度及溶液初始濃度對吸附的影響及吸附機制。吸附劑C

3、NM對結(jié)晶紫吸附為自發(fā)的吸熱過程，符合準二級動力學和Langmuir吸附等溫線模型，對結(jié)晶紫的最大吸附量可以達到244 mg g-1。吸附/解吸循環(huán)實驗結(jié)果表明，吸附劑CNM可被有效的再生和循環(huán)利用。
　?。?）針對水體中新興污染物-離子液體，我們以農(nóng)業(yè)固體廢棄物-玉米芯為原料，制備CNCs，用甲基丙烯酸縮水甘油酯改性后，分別接枝具有多羧基結(jié)構(gòu)的二乙烯三乙胺五乙酸和帶有豐富含氧官能團且有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的磺基水楊酸，合成兩種功能化納米纖維

4、素吸附劑 CNGD和 CNGS。隨后詳細的考察了兩種功能化納米纖維素對離子液體[Bmim]Cl的吸附性能。CNGD和 CNGS對離子液體[Bmim]Cl均表現(xiàn)出了良好的吸附效果，相同條件下吸附量是活性炭的將近兩倍，最大吸附量分別為0.474 mmol g-1和0.499 mmol g-1。兩種吸附劑對[Bmim]Cl的吸附均符合準二級動力學和 Langmuir吸附等溫線模型。吸附劑 CNGD對[Bmim]Cl去除的主要作用力為靜電引力；

5、CNGS除了靜電引力外，吸附劑上的苯環(huán)與[Bmim]Cl陽離子的咪唑環(huán)之間的π-π作用力也起到了關鍵的作用。以乙醇作為洗脫劑，功能化納米纖維素可以有效地再生。
　?。?）氧化石墨烯/納米纖維素復合納米材料對水體中離子液體的吸附研究。我們制備了一維的棒狀 CNCs和二維的片層的氧化石墨烯（GO）的復合納米材料（GCs），對GCs進行了表征并考察了對水體中離子液體[Bmim]Cl的吸附性能。吸附劑 GCs表面有豐富的含氧官能團且具有明

6、顯的三維多孔形貌特點。實驗對比了不同GO質(zhì)量分數(shù)的GCs（10％-50%）對[Bmim]Cl去除效果，結(jié)果表明，在GO質(zhì)量分數(shù)為30%時去除能力最大，遠高于CNCs或GO對[Bmim]Cl的吸附量。隨后，詳細考察了實驗條件對GCs（GO含量為30%）吸附離子液體[Bmim]Cl的影響，并對多種吸附動力學，吸附等溫線模型進行擬合，探究了 GCs對離子液體[Bmim]Cl吸附機理。結(jié)果表明，吸附過程符合準二級動力學和Langmuir吸附等溫