纖維素-殼聚糖基重金屬吸附材料的制備及吸附性能的研究.pdf

1、纖維素和殼聚糖作為自然界中儲(chǔ)量最多的兩大天然高分子多糖，是價(jià)格低廉、可自然降解和再生的資源，近些年來(lái)，隨著環(huán)境的嚴(yán)重污染、資源的日漸干枯，通過(guò)改性天然的纖維素和殼聚糖制備相關(guān)功能化高分子聚合物已經(jīng)成為當(dāng)下的熱點(diǎn)研究。
　　本文主要利用蔗渣漿纖維素作為基本骨架，利用環(huán)氧氯丙烷作為活性劑，利用戊二醛作為交聯(lián)物質(zhì)，以經(jīng)二硫化碳黃原酸化后的殼聚糖作為復(fù)配物制備得到了改性蔗渣漂白漿纖維素/殼聚糖基重金屬吸附材料。具體探究了超聲波輻射黃原酸化

2、反應(yīng)、超聲波預(yù)處理后環(huán)氧化反應(yīng)、交聯(lián)反應(yīng)過(guò)程中各因素對(duì)反應(yīng)的影響。運(yùn)用FT-IR、EDAX、SEM、XRD、TG等檢測(cè)方法對(duì)殼聚糖改性前后、纖維素改性前后的表觀形態(tài)、化學(xué)結(jié)構(gòu)和結(jié)晶狀態(tài)等加以研究。詳盡探究了黃原酸化殼聚糖及纖維素/殼聚糖基重金屬吸附材料對(duì)Cu(Ⅱ)離子的吸附性能及吸附動(dòng)力學(xué)，并對(duì)吸附過(guò)程用Langmuir以及Freundlich這兩種吸附模型進(jìn)行等溫吸附擬合，最后研究了吸附材料對(duì)Pb2+、Cu2+、Cd2+、Ni2+混合

3、重金屬?gòu)U水的處理效果及再生回用效果。
　　1.超聲波輻射法黃原酸化殼聚糖的制備單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明較優(yōu)工藝為:殼聚糖的質(zhì)量與CS2的體積比為1g∶2mL，超聲波作用功率150w，超聲波作用時(shí)間60mins，NaOH的質(zhì)量濃度15％; FT-IR顯示黃原酸化后殼聚糖出現(xiàn)了C=S鍵及巰基的振動(dòng)吸收峰;XRD與SEM觀察結(jié)果表明黃原酸化后殼聚糖的結(jié)構(gòu)有序度及晶體結(jié)構(gòu)均被破壞，表面疏松、多孔;TG熱重分析表明殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中引入黃原酸基團(tuán)后

4、的熱穩(wěn)定性能略有下降。
　　2.黃原酸化殼聚糖對(duì)Cu2+吸附的較優(yōu)吸附條件為:溶液pH為6、初始濃度為200-300mg/L、吸附溫度為30℃、吸附反應(yīng)時(shí)間30mins，單位吸附量可達(dá)245mg/g。
　　3.超聲波輻射預(yù)處理作用能較大的促進(jìn)纖維素的環(huán)氧化反應(yīng)，其較優(yōu)工藝:2g纖維素置于100mL質(zhì)量濃度為10％的NaOH溶液中，超聲波作用功率為300w，超聲波處理時(shí)間20mins，環(huán)氧氯丙烷6ml，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)

5、間為120min，制得的環(huán)氧纖維素的環(huán)氧值為4.6 mmol/g;環(huán)氧纖維素通過(guò)戊二醛能與黃原酸殼聚糖交聯(lián)在一起，交聯(lián)反應(yīng)的較優(yōu)工藝為:1g環(huán)氧纖維素加入到100mL10 g/L質(zhì)量濃度的XCTS溶液中，0.2mL50％戊二醛，50℃水浴反應(yīng)4h;能譜分析顯示交聯(lián)改性后的蔗渣纖維素中C、N、O、S的含量都發(fā)生了比較明顯的改變;FT-IR顯示交聯(lián)產(chǎn)物出現(xiàn)了-NH2及N-C=S的振動(dòng)吸收峰;TG熱重分析說(shuō)明原蔗渣纖維經(jīng)過(guò)環(huán)氧化后再通過(guò)戊二醛

6、與黃原酸殼聚糖交聯(lián)的產(chǎn)物纖維素/殼聚糖基重金屬吸附材料耐熱性能有了一定的提高;SEM分析顯示經(jīng)黃原酸化殼聚糖繼續(xù)改性后，纖維表面出現(xiàn)一些膠狀物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化。
　　4.纖維素/殼聚糖基重金屬吸附材料對(duì)二價(jià)Cu2+的較優(yōu)吸附工藝為:吸附時(shí)間120min，pH為6，吸附溫度50℃，初始濃度200mg/L，對(duì)Cu2+的吸附量達(dá)44.68mg/g;吸附過(guò)程更切合一級(jí)線性動(dòng)力學(xué)方程和Langmuir等溫吸附模型，屬于單分子層化學(xué)