蔗渣漿纖維素基重金屬吸附材料的制備及其吸附性能的研究.pdf

1、纖維素是自然界中廣泛存在的一種價(jià)廉、可再生、可生物降解的自然資源,近年來,隨著資源的枯竭,利用天然的纖維素制備高附加值的功能高分子聚合物已經(jīng)成為人們研究的熱點(diǎn)。
　　本文設(shè)計(jì)并合成了一種纖維素基重金屬吸附材料,通過微波、等離子體對纖維素預(yù)處理后,再進(jìn)行環(huán)氧化、胺化、超聲強(qiáng)化黃化反應(yīng)將含N、S的具有重金屬吸附功能的基團(tuán)接枝到蔗渣漿纖維素上,制備得到纖維素基重金屬吸附材料。詳細(xì)討論了微波、等離子體預(yù)處理、環(huán)氧化反應(yīng)、胺化反應(yīng)、超聲強(qiáng)化

2、黃化反應(yīng)過程中各因素的影響。運(yùn)用SEM、FT-IR、XRD、NMR、EDAX檢測手段對天然蔗渣漿纖維、改性后的纖維素基重金屬吸附材料的表面形態(tài)、化學(xué)結(jié)構(gòu)和結(jié)晶形態(tài)等性質(zhì)進(jìn)行了表征。詳細(xì)研究了改性后的纖維素基重金屬吸附材料對重金屬離子吸附性能,用 Langmuir和Freundlich等溫吸附模型對吸附過程進(jìn)行擬合,并進(jìn)行了吸附過程中的固-液吸附機(jī)理和模型的探討。
　　1.以漂白蔗渣漿為主要原料,以環(huán)氧氯丙烷為活性劑,二乙烯三胺、二

3、硫化碳為單體,先用微波和等離子體預(yù)處理堿浸漬后的纖維素,再進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng),胺化反應(yīng),超聲強(qiáng)化黃化反應(yīng)制得纖維素基重金屬吸附材料。在單因素實(shí)驗(yàn)分析得到的較優(yōu)條件下,微波、等離子體預(yù)處理后制備得到的纖維素基重金屬吸附材料對Cu2+吸附量分別為35.2mg/g、32.4mg/g。
　　2.利用先進(jìn)的定性、定量分析手段,對原纖維素和經(jīng)過微波、等離子體預(yù)處理后改性制備得到的纖維素基重金屬吸附材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。通過SEM觀察表明改性后的纖維素

4、表面出現(xiàn)一些絮狀物質(zhì),其表面結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化;用XRD分析表明纖維素接枝改性前后的結(jié)晶區(qū)發(fā)生了明顯的變化;用FTIR、NMR分析表明纖維素上接入了含O的環(huán)氧基、含N的胺基和含S的磺基;用EDAX分析表明接枝改性前后纖維素表面的O、N、S元素含量發(fā)生了顯著的變化。通過定性和定量綜合分析表明纖維素被環(huán)氧化、胺化和黃化,制得了含有重金屬吸附功能基團(tuán)的纖維素基重金屬吸附材料。
　　3.通過測試?yán)w維素基重金屬吸附材料對Cu2+、Cr6+

5、吸附性能,得到了較優(yōu)吸附條件;實(shí)驗(yàn)表明纖維素基重金屬吸附材料可再生回用,第一次回用率大于48％,第2次回用率大于20%。研究表明,纖維素基重金屬吸附材料對Cu2+、Cr6+的吸附符合Langmuir、Freundlich兩種等溫吸附模型和二級吸附動力學(xué)模型,說明吸附以化學(xué)吸附為主,吸附狀態(tài)屬于單層吸附。通過固-液相吸附機(jī)理研究表明,纖維素基重金屬吸附材料對 Cu2+、Cr6+吸附具有固-液相吸附過程的三個(gè)連續(xù)階段,并且表面擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)