玉米秸稈丁二酸單酯及磁性物合成與吸附性能.pdf

1、本文依據(jù)羧基可與重金屬離子結(jié)合的特點，將羧基引入到玉米秸稈中，設(shè)計合成了玉米秸稈丁二酸單酯及磁性衍生物。詳細研究了合成條件，并考察了產(chǎn)物對重金屬離子的吸附、分離和回收的能力。希望能夠開發(fā)出具有應(yīng)用前景的玉米秸稈化學品，提高其附加值，解決因玉米秸稈焚燒引起的資源浪費和環(huán)境污染問題。
　　論文首先以丁二酸酐為改性試劑，通過酯化反應(yīng)合成了含羧基的玉米秸稈丁二酸單酯(S-MS)，通過紅外、固體核磁對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進行了表征。在最優(yōu)反應(yīng)條件下，產(chǎn)

2、品羧基含量為5.8mmol/g。
　　以氨基功能化四氧化三鐵(NH2-Fe3O4)為磁性原料，采用N，N'-二異丙基碳二亞胺(DIC)做催化劑，使S-MS與NH2-Fe3O4發(fā)生酰胺化反應(yīng)，制備出磁性-玉米秸稈丁二酸單酯(M-S-MS)。在最優(yōu)反應(yīng)條件下，得到羧基量為4.2mmol/g，氨基量為7.4×10-2mmol/g的產(chǎn)品。通過紅外光譜對磁性產(chǎn)物進行了結(jié)構(gòu)表征，采用VSM確定產(chǎn)物為順磁性，飽和磁強度為21.3emu/g，外加

3、磁場在反應(yīng)體系外作用10s后，產(chǎn)物可與反應(yīng)液分離。
　　分別將S-MS和M-S-MS堿化處理得到兩種玉米秸稈基吸附劑(NaS-MS和M-NaS-MS)，并將其與Cd(Ⅱ)溶液混合進行靜態(tài)吸附研究。通過紅外、X射線光電子能譜數(shù)據(jù)分析得出，該吸附過程為離子交換及絡(luò)合反應(yīng)過程。分別研究兩種玉米秸稈基吸附劑吸附Cd(Ⅱ)的影響因素。當吸附時間為1min時，NaS-MS的吸附量達95.5mg/g～200.1mg/g，而M-NaS-MS的吸附

4、量達54.5mg/g～71.1mg/g;該吸附過程能夠用Langmuir吸附等溫模型更好地描述，在298K，最大吸附量分別為196.1mg/g和85.5mg/g，通過D-R吸附等溫模型所得出的平均吸附自由能及吸附動力學符合準二級動力學方程表明，該吸附過程為化學吸附;通過改變吸附溫度獲得了吸附熱力學參數(shù)。
　　采用5mol/L NaC1溶液可將吸附劑再生，反復5次吸附-脫附后，吸附劑的吸附量未有較大改變，磁性吸附劑的磁強度也未受影響

5、;采用高溫灼燒的方法能夠?qū)⒈籒aS-MS吸附的Cd(Ⅱ)以CdO的形式回收，回收率為97％。
　　研究玉米秸稈吸附劑(NaS-MS)在鎘鎳雙組份溶液中的競爭吸附。當溶液中Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的濃度均為1mmol/L，初始pH=4～8，吸附溫度為298K，吸附劑投加量為0.6g/L，吸附1.5h時，分離因子(SFCd(Ⅱ)/Ni(Ⅱ))值最大(8.6)。當吸附劑與鎘鎳溶液作用后，灼燒濾渣得到CdO和NiO的混合物，根據(jù)這兩種氧化物