改性纖維素吸附劑的合成及其吸附重金屬離子的應用研究.pdf

1、以固體廢棄物紙纖維和棉纖維為研究對象,用化學分離方法對其中纖維素的提取工藝進行了研究,采用琥珀酸酐和聚谷氨酸分別對制備的樣品纖維素進行酯化反應進行改性,制備了改性纖維素PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA。運用現(xiàn)代儀器分析手段對改性后的纖維素進行結構表征分析。同時,研究了溶液的pH值、吸附時間和離子初始濃度對改性四種吸附劑對三種重金屬離子Cu2+、Pb2+、Cd2+的影響,從吸附動力學、等溫吸附試驗及解析再生試驗等方面研究

2、了改性紙纖維素和棉纖維素吸附重金屬離子的能力。主要結果如下:
　　(1)紙纖維素PC和棉纖維CC的最佳提取工藝為:15％質量體積比的NaOH(aq)去除半纖維素,用濃度為10%的過氧化氫溶液去除木質素和脫色。測得PC、CC含量為82.4%、92.6%。通過傅立葉紅外光譜(FTIR)和掃描電鏡(SEM)表征手段知制備得到的有效纖維素基質與微晶纖維素結構形貌大體一致。
　　(2)運用FTIR、SEM、XRD等分析手段,對經(jīng)琥珀酸

3、酐和聚谷氨酸改性的纖維素PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA進行結構表征。研究結果表明,通過這兩種改性劑改性后的紙纖維、棉纖維分子中引入新的官能團,羧基。
　　(3)研究了PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA吸附重金屬離子的影響因素。結果表明,在最佳吸附條件,即室溫下,離子初始濃度C0(Cu2+)為410-512 mg·L-1、C0(Pb2+)為500-510 mg·L-1、C0(Cd2+)為420-5

4、00 mg·L-1,相應離子溶液pH值為5.5-6.0、5.5-5.7、6.3-6.6,吸附時間在45-70 min時,四種改性吸附劑對Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附容量達到了吸附平衡,最大吸附量分別為230 mg·g-1、148 mg·g-1、185 mg·g-1;172 mg·g-1、136 mg·g-1、150 mg·g-1;205 mg·g-1、129 mg·g-1、156 mg·g-1;177 mg·g-1、105 mg·

5、g-1、140 mg·g-1,對Cu2+、Pb2+、Cd2+的去除率達78-92%、41-60%、56-88%,相對于未經(jīng)琥珀酸酐改性的PC和CC,吸附量均大大提升。
　　(4)吸附動力學研究結果表明,PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA對Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附都是快速、穩(wěn)定的過程,用二級吸附速率方程進行擬合,結果表明該吸附符合動力學二級反應,對金屬離子相應的吸附能力為PC-SA>PC-PGA>CC-SA

6、>CC-PGA。
　　(5)在解吸附試驗中,用0.5 mol?L-1鹽酸溶液解吸劑。對吸附有金屬離子的PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA進行解析試驗相應Cu2+、Pb2+、Cd2+的解析率均在85-95%之間,表明該類吸附劑可回收使用,符合經(jīng)濟效益。
　　(6)考察了吸附劑的再生能力,用5%的NaOH溶液作再生劑。再生的PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA對Cu2+、Pb2+、Cd2+的二次吸附