CMC吸水性紗布的制備與吸附性能研究.pdf

1、對(duì)纖維進(jìn)行羧甲基化處理，可將強(qiáng)親水性的羧甲基引入纖維素分子結(jié)構(gòu)中，使其吸收液體的能力顯著提高。本文以普通棉紗布為原料，乙醇為介質(zhì)，采用MCA醚化反應(yīng)制備了含羧基基團(tuán)的親水性羧甲基纖維素(CMC)紗布。對(duì)制備的CMC樣品進(jìn)行了紅外光譜分析，研究了DS值與反應(yīng)條件的關(guān)系、研究了樣品的吸附性能并對(duì)吸附過(guò)程進(jìn)行了熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)模擬。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1、綜述了CMC的發(fā)展歷史、主要生產(chǎn)廠家、市場(chǎng)需求情況等，介紹了羧甲基纖維的性質(zhì)

2、、合成原理、制備工藝、檢測(cè)方法以及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用等。
　　 2、研究了取代度的影響因素以及最佳制備條件。結(jié)果表明:分別增大氫氧化鈉和MCA用量，取代度均先增大后減小;提高反應(yīng)溫度取代度呈現(xiàn)相同變化趨勢(shì);隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，取代度逐漸增大，一小時(shí)后基本保持不變。5g脫脂棉紗布，經(jīng)10g氫氧化鈉堿化處理后，用5.87gMCA，60℃水浴加熱，醚化反應(yīng)1h，為最佳制備條件，制得的CMC產(chǎn)品取代度最大，DS可達(dá)43.10％。
　

3、　 3、研究了不同DS值的CMC紗布在不同環(huán)境中對(duì)水分子的吸附性能及其吸濕動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明:纖維經(jīng)過(guò)羧甲基化，將強(qiáng)親水性的羧甲基引入分子結(jié)構(gòu)中，吸收液體的能力顯著提高。
　　 (1)在模擬人體內(nèi)環(huán)境中，經(jīng)過(guò)羧甲基化處理的棉紗布，吸水能力顯著提高，DS值越大，吸水能力越高，當(dāng)取代度為43.10％時(shí)，吸水率達(dá)最大值(6.2911 g/g)，此時(shí)吸水率比未處理樣品提高60.84％。CMC紗布遇水后可將大量水分吸進(jìn)纖維內(nèi)，并保持在高分

4、子結(jié)構(gòu)中，高度溶脹，形成一整片凝膠，使纖維之間的毛細(xì)空間被堵住。
　　 (2)在相對(duì)濕度RH=81％環(huán)境中，CMC吸水性紗布DS值越大，吸濕性越強(qiáng)，DS=43.10％的紗布吸濕率可達(dá)到18％，平衡吸濕量為182.39mg/g。CMC吸水性紗布的吸濕動(dòng)力學(xué)過(guò)程應(yīng)用二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型描述較為精確，擬合后曲線近似線性，R2＞0.999，計(jì)算得到的qe值接近實(shí)驗(yàn)值，DS值越大，速率常數(shù)越大。
　　 4、研究了包括Cu2+初始濃度

5、、時(shí)間、吸附劑用量、pH值和溫度等因素對(duì)CMC紗布吸附銅離子的影響;研究了吸附劑的吸附機(jī)理及吸附過(guò)程的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)行為。結(jié)果表明:
　　 (1)羧甲基化紗布對(duì)Cu2+的吸附在約20min后開(kāi)始達(dá)到平衡，此后隨時(shí)間延長(zhǎng)吸附容量變化不大，解吸附作用不明顯，吸附達(dá)到1h可保證Cu2+吸附完全;紗布用量為0.7g/L左右時(shí)，吸附效果最好;吸附的最佳pH為5.4;隨Cu2+初始濃度的增大，吸附容量增大;溫度升高，紗布的平衡吸附容量降低。

6、
　　 (2)羧甲基化紗布吸附Cu2+的動(dòng)力學(xué)過(guò)程可用二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型來(lái)描述，說(shuō)明此吸附是一個(gè)非均相擴(kuò)散的化學(xué)吸附過(guò)程，隨Cu2+初始濃度增加，速率常數(shù)k2值增大。吸附的粒子擴(kuò)散模型表明紗布的吸附過(guò)程由膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散聯(lián)合控制。羧甲基化紗布對(duì)Cu2+的平衡吸附同時(shí)符合Langmuir和Freundlich等溫模型，說(shuō)明Cu2+在紗布表面的吸附是單分子吸附，且對(duì)Cu2+的吸附作用較強(qiáng)，吸附容易進(jìn)行。
　　 (3)計(jì)算吸附的