蔗渣纖維素疏水改性及纖維素基水凝膠的制備及應(yīng)用.pdf

1、21世紀隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，世界正面臨著環(huán)境、能源、材料等領(lǐng)域空前挑戰(zhàn)。植物纖維素是一種廉價、量廣、易降解、生物相容性好的天然高分子。但纖維素分子間和分子內(nèi)氫鍵和纖維素表面基團過于單一，致使纖維素應(yīng)用受限，尤其在復(fù)合材料和廢水處理領(lǐng)域。
　　目前控制工業(yè)廢水中重金屬排放法規(guī)越來越嚴厲，各種去除重金屬離子方法被大量使用，如化學(xué)沉淀、離子交換、吸附、納濾、超濾、反滲透、電化學(xué)、電滲析等方法。目前吸附是一種有效、經(jīng)濟的方法，由于簡單

2、、有效、易操作和可重復(fù)使用等優(yōu)點而被廣泛研究。為提高植物纖維素對重金屬離子的吸附量，本文采用環(huán)氧氯丙烷、乙二胺、二硫化碳對纖維素進行改性。將改性后的纖維素衍生物與羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)溶于氫氧化鈉/硫脲體系后，用環(huán)氧氯丙烷進行交聯(lián)得到纖維素基水凝膠吸附劑。討論了初始濃度、pH、離子強度、溫度對吸附劑吸附性能的影響。單組分吸附曲線表明Pb2+、Cu2+、Zn2+滿足Langmuir等溫吸附模型且最大吸附量分別是558.9、446.

3、2、363.3 mg· g-1，吸附過程滿足擬二級吸附動力學(xué)且為自發(fā)放熱過程。在雙組分系統(tǒng)中采用Competitive Langmuir isotherm模型模擬數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示實驗數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)間的誤差均小于20％，表明該模型可對雙組份重金屬離子吸附進行較準確的預(yù)測。FTIR、SEM-EDAX、ICP-OES表明該吸附機理包括配位、離子交換、靜電吸附等作用。
　　為解決纖維素與樹脂復(fù)合材料相界面“不相容”的問題。本文采用以苯乙烯(

4、St)和己酸烯丙酯(AH)為核層共聚單體，丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)為殼層共聚單體，以十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)為乳化劑，2，2-偶氮二（2-甲基丙基咪）二鹽酸鹽(AIBA)為引發(fā)劑，二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDGMA)為交聯(lián)劑制備出“硬核軟殼”的核殼型陽離子乳液。透射電鏡(TEM)、動態(tài)光散射多角度粒徑、Zeta電位分析儀測試結(jié)果表明制備的乳液粒徑分布較寬(PDI=0.314

5、)，平均粒徑84.95 nm，Zeta電位32.8 mv。在吸附過程中乳膠粒子分布較寬致使出現(xiàn)兩段吸附。第一段符合擬一級動力學(xué)吸附模型，第二段符合擬二級動力學(xué)吸附模型。活化能表明吸附過程先是物理吸附后是化學(xué)吸附。在高濃度下的活化能較高且吸附速率小于低濃度的吸附速率，表明了該過程受活化控制。在低濃度下活化能較小，吸附速率較大則為擴散控制。當(dāng)額外補加乳化劑時，低濃度下吸附率由60％增大到90％以上。通過紅外(FTIR)、掃描電鏡(SEM)、