纤维素基吸附剂的研究进展
纤维素基吸附剂
纤维素基吸附剂——绿色、经济的水处理材料摘要介绍了一类基于天然纤维素的水处理用吸附剂. 对纤维素修饰羧基等阴离子基团, 可以用来吸附水中的重金属阳离子(如Cd2+、Cu2+、Hg2+、Ni2+、Pb2+). 对纤维素修饰铝铁或胺基等成分, 可以吸附水中含砷阴离子、氟离子等有害阴离子. 在纤维素上修饰疏水链, 可以吸附水中氯苯、染料等危害健康的有机物.关键词纤维素,水处理, 重金属, 有害阴离子, 有机物.1 我国的水资源现状我国是严重缺水的国家. 首先, 从人均占有的水资源上看, 我国属于世界上人均水资源较少的13 个贫水国之一,目前我国还有三分之二的城市供水不足. 第二, 我国饮用水的质量不高, 全国农村有 3 亿多人仍在饮用不合格的水, 其中约有 1. 9 亿人的饮用水中有害物质含量严重超标. 第三, 随着经济的高速发展, 我国的废水排放量逐年递增, 使许多河流受到了相当严重的污染, 进而还影响了近岸海域. 目前,我国已有36. 6%的河段水质属于五类或劣五类, 其中的27. 9%已完全丧失直接使用的功能.2 水的污染种类及治理方法水资源的污染主要是由生活污水和工业废水造成的, 它们的排放造成了环境污染并严重影响了人类可持续发展.要想治理这些污染, 首先需要了解污染物的性质. 根据水中污染物的种类, 可以将水污染大体分为三类: 重金属阳离子污染、有害阴离子污染和有机物污染.2. 1 重金属阳离子污染“重金属”是对原子密度大于6g・cm-3的一类金属和非金属的总称，常见的有镉(Cd, cadmium) 、铬(Cr, chromium)、铜(Cu, copper)、汞(Hg,mercury)、镍(N,i nickel)、铅(Pb, lead) 、锌(Zn, zinc). 由于重金属不能降解、不易代谢、趋于在体内积累, 所以大量重金属的摄入会导致一系列的生理紊乱和疾病. 例如过量的铜会导致虚弱、嗜睡以及精神性厌食; 高浓度的汞会导致神经错乱, 以及一些能力障碍, 例如读写困难、注意力分散、智力低下等等; 长期接受过量的镉会导致肾脏以及骨骼方面的病变.2. 2 有害阴离子污染水中有害的阴离子有氟离子, 含砷阴离子、含氮阴离子、含磷阴离子等等, 其中危害最大的是砷和氟•砷已被美国疾病控制中心(CDC)和国际癌症研究机构(IARC)确定为第一类致癌物质, 它以三价和五价两种形式存在, 分别为亚砷酸根(AsO-2) 和砷酸根(AsO3-4), 砷的摄入会导致心血管疾病和神经系统疾病, 还会大大提高皮肤、肺、肝、膀胱、肾癌变的几率. 氟是哺乳动物牙齿和骨骼生长的必需元素, 但是从食物和水中摄入过量的氟会导致一些慢性疾病, 如牙齿长斑, 骨质疏松, 以及一些神经系统的疾病.我国存在的一些“黄板牙村”就是因为村民长期饮用高氟水导致的. 我国对含砷含氟废水的排放要求是：总砷含量低于0. 5mg • L-1;氟含量低于10mg・ L-1.世界卫生组织(WHO) 对饮用水中砷、氟含量的规定为：总砷含量不能超过0. 01mg • L-1,含氟量不能超过1mg- L-1.2. 3 有机物污染化学工业的发展使人工合成的有机物种类和数量与日俱增, 也使我们的水资源遭到了日益严重的有机物污染. 导致有机物污染的原因除了化学工业, 还有农业用杀虫剂的流失, 以及工厂废水的排放. 污期田野等：纤维素基吸附剂一一绿色、经济的水处理材料327染性的有机物大多含氯和苯环. 有机氯、多酚类有机物和芳香类有机物被认为是对人类和动物毒性最大的物质. 一些持久性有机污染物(例如杀虫剂)稳定性非常高, 不仅可以在水中积累而且会以不可逆的方式进入地下水, 污染水资源. 有机染料也是造成有机物污染的重要方面,它们大多含苯环, 有的还含有致癌性的偶氮键, 主要来源于纺织业, 皮革业, 造纸业,染印业和化妆品业.由于含有苯环, 使有机染料非常稳定, 而且难以从水中去除.2. 4 水污染的治理方法水污染的治理方法有许多, 有物理方面的也有化学方面的, 主要的方法有化学沉积法,膜工程法, 电化学法, 离子交换法, 吸附法和生物法[1-3]. 其中,吸附法由于具有多样性、高效、易于处理, 可重复利用,而且可能实现低成本而最受重视. 活性炭是现在用得最广泛的吸附剂, 主要用来吸附有机物, 也可以用来吸附重金属, 但是价格比较昂贵[4-5]. 磁性海藻酸盐不仅可以吸附有机砷, 还可以用来吸附重金属[6-7]. 壳聚糖作为一种生物吸附剂, 可以在不同的环境中分别吸附重金属阳离子和有害阴离子[8-9]. 骨碳、铝盐、铁盐以及稀土类吸附剂都是有害阴离子的有效吸附剂-[10-11]. 稻壳、改性淀粉、羊毛、改性膨润土等都可以用来吸附重金属阳离子[12-13]. 随着水质的日益复杂和科技的进步, 水处理用的吸附剂不仅要求高效, 还要廉价, 而纤维素作为世界上最丰富的可再生聚合物资源, 非常廉价, 可以成为理想的吸附剂基体材料.3 纤维素的来源及改性方法纤维素是植物中最重要的骨架成分,主要来源于棉花、木材、亚麻、秸秆等.纤维素是世界上最丰富的可再生资源, 据不完全统计, 全球每年通过光合作用产生的纤维素高达1 000亿吨以上. 几千年来, 纤维素只被用来做能源、建材以及衣物, 作为一种化学原材料, 它的研究历史只有150 年. 纤维素的分子链结构式如下,它是由B -D-葡萄糖基通过1 —4苷键重复连接起来的线性聚合物, 具有亲水性, 手性, 生物降解性等特征. 纤维素的每个葡萄糖环含有 3 个活泼羟基, 可以发生一系列与羟基有关的化学反应, 因而被广泛地化学改性. 纤维素的常见改性方法有：氧化反应、酯化反应、醚化反应、卤化反应、自由基接枝共聚反应:3. 1 氧化反应不同的氧化剂可以把纤维素上的羟基氧化成不同的新官能团, 如醛基、酮基、羧基或者烯醇基, 从而给纤维素带来新的性质•高碘酸钠（NalO4）和氰基硼氢化钠（NaBH3CN可以把纤维素葡萄糖环的C2—C3 键打开, 并且将2, 3 位的羟基氧化成醛基, 形成二醛基纤维素[14].TEMPO （2, 2, 6, 6- 四甲基-1- 哌啶氧化自由基）可以把纤维素表面的羟基直接定量氧化成羧基[15].3. 2 酯化、醚化反应与低分子醇类一样,纤维素的羟基可以与酸发生酯化反应, 与烷基化剂发生醚化反应. 大多数纤维素衍生物都是由纤维素的酯化或醚化反应得到的, 如属于酯化纤维素的纤维素硝酸酯、纤维素硫酸酯、醋酸纤维素,属于醚化纤维素的羟丙基纤维素,羧甲基纤维素, 甲基纤维素等等. 另外, 在甲苯/三乙胺混合溶剂中, 纤维素还可以与长链酸酐发生非均相酯化反应, 在纤维素表面修饰疏水长链[16].3. 3 卤化反应纤维素的卤化反应同样是发生在羟基上, 代表了另一种纤维素的改性技术.Tashiro 和Shimura 用纤维素粉末与二硫酰氯反应, 制得了氯化纤维素, 这种氯化纤维素可以继续与乙二胺、硫脲、阱发生反应进行官能化[17].3. 4 自由基接枝共聚反应自由基接枝共聚反应是通过引发剂在纤维素大分子上产生自由基, 然后引发乙烯类单体在纤维素上进行聚合. 可以用的引发剂有四价铈、五价钒、高锰酸钾、过硫酸盐、过氧化氢、光引发、高能辐射引发等等. 其中最常用的引发剂体系是采用四价铈盐, 如硝酸铈铵、硫酸铈铵.GuptaK C研究组用铈离子引发接枝聚合对纤维素进行了一系列的改性, 已接枝的侧链有: 聚异丙基丙烯酰氨,聚丙烯酸乙酯,丙烯酸和甲基丙烯酸乙酯的共聚物,聚丙烯腈,聚丙烯酸甲酯,聚甲基丙烯酸甲酯等等[18-21]. 其它的引发体系也经常用到，例如Hashem利用高锰酸钾/柠檬酸氧化还原体系作为引发剂，用向日葵的茎材料接枝了丙烯腈[22]. Shibi 和Anirudhan 用过氧化氢/硝酸亚铁铵氧化还原体系引发,在香蕉茎材料上接枝聚合了聚丙烯酰胺, 继续用得到的材料氨化并且与琥珀酰酐回流, 可以使材料表面羧基化[23]. Bao-Xiu 用微波辐射引发, 在纤维素上接枝了丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物[24].4 改性纤维素在水处理中的应用根据水中污染物的种类, 可以选择不同的方法在纤维素上修饰不同的基团, 进行水中污染物的吸附.4. 1 吸附重金属阳离子羧基、磺酸基、磷酸基、伯胺基等基团可以吸附带正电的重金属阳离子,因此在纤维素上修饰这些阴离子基团就可以用来去除水中过量的重金属阳离子. 这是改性纤维素在水处理吸附剂上用得最多的一个方面. Li 等合成了用柠檬酸修饰的橘皮纤维素, 用来吸附水溶液中Cd2+, 吸附能力可达101. 2mg- g-1,并且用0. 15mol • L-1HCI 可以脱附掉94%勺Cd2+[25]. Shibi 和Anirudhan 合成的羧基化的香蕉茎材料对汞的吸附能力为：30° C下138mg・g-1, 60° C下210mg・g-1 [23]. 另外, Saliba 用锯末与丙烯腈反应, 在锯末上修饰了氰基, 再靠氰基与羟胺的偕胺肟化反应使锯末带有偕胺肟基, 这种锯末可以高效吸附Cu2+达246mg・ g-1,吸附Ni2+达188mg- g-1[26].Guclu 用硝酸铈铵作引发剂, 用纤维素粉末分别接枝了聚丙烯酸（PAA）,甲叉基聚丙烯酰胺（PNMBA）聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（PAASO3H）以及丙烯酸和2- 丙烯酰胺-2- 甲基丙磺酸的共聚物, 并用这些改性纤维素吸附重金属离子Pb2+,Cu2+和Cd2+并进行对比, 发现聚丙烯酸修饰的纤维素具有最高的阳离子吸附能力[27].O ' Connell 在纤维素骨架上接枝了甲基丙烯酸缩水甘油酯并进一步用咪唑配体来官能化, 得到的材料对重金属阳离子Cu2+,Ni2+和Pb2+的吸附能力分别为68. 5 mg- g-1, 48. 5 mg- g-1 和75. 8 mg- g-1[28-30].4. 2 吸附有害阴离子改性纤维素吸附阴离子的例子并不多. 由于一些无机金属盐可以吸附有害阴离子, 所以可以将一些金属盐修饰于纤维素上,用于砷、氟等的去除.ZhaoYaping将Fe（川）负载于木棉纤维素上, 用于水中五价砷的去除, 可以达到饮用水标准[31].MandalS 将Zn-Al 层状双金属氢氧化物修饰于纤维素上, 可以用来吸附水中F-,负载率27%寸,对F-的吸附能力为5. 29mg • g-1[32].另外, 一些含氮的基团, 如伯胺基、仲胺基、叔胺基、季铵盐以及吡啶基等, 也可以吸附水中有害的阴离子, 因此在纤维素上修饰这些含氮基团也可以用来去除水中过量的有害阴离子.Anirudhan T S 将椰子纤维与环氧氯丙烷、二甲胺反应, 再用浓盐酸处理, 可以得到一种阴离子交换剂用来吸附As（V）[33].4. 3 吸附有机物未经修饰的天然纤维素就可以吸附某些有机染料, 如Fatih Deniz 利用新鲜树叶制得的干粉末作为一种廉价的吸附剂来吸附有机染料酸性橙52,吸附能力可达10. 5mg • g-1 [34]. 改性后的纤维素将吸附更多种类的有机物.Boufi S 组用纤维素与辛酸酐进行非均相酯化反应, 使纤维素表面修饰疏水链形成疏水微区, 进而吸附有机物, 对硝基苯、氯苯、二氯苯、三氯苯以及2- 萘酚都有很强的吸附作用[35]. 另外, 该组还用纤维素先吸附一层阳离子表面活性剂, 同样对硝基苯、氯苯等有机物具有很强的吸附作用[36].ZhangLN用修饰了磁性颗粒Fe3O4且包埋了活性碳的再生纤维素小球吸附有机染料甲基橙和亚甲蓝,吸附能力分别可以达到0. 004mmol • g-1和0. 002mmol • g-1[37].期田野等：纤维素基吸附剂一一绿色、经济的水处理材料3295 应用前景用天然纤维素这种价廉物丰的基体材料来制备水处理用吸附剂, 不仅能实现降低成本的目标, 而且可以实现废物利用.再加上原材料绿色无污染, 可以进行多种改性来去除水中多种无机和有机污染物,因此纤维素基吸附剂在废水处理中一定具有广阔的应用前景.。
柚子皮纤维素基水凝胶对重金属离子吸附效果的研究
柚子皮纤维素基水凝胶对重金属离子吸附效果的研究黄铂扬【摘要】以柚子皮为原料,通过自由基聚合法制备出水凝胶材料,采用FI-T R对其结构进行表征,分别考察了投加量、初始溶液pH值、反应温度、反应时间、初始溶液浓度对水凝胶吸附金属离子的影响.结果表明:五种因素均对水凝胶吸附性能有较大影响,对重金属的最佳吸附条件为投加量10 g/L、p H=7、反应温度33℃ 、吸附时间60 min、初始金属离子浓度为10 mg/L,Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率分别达到96.21％、98.02％和95.43％.【期刊名称】《菏泽学院学报》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】4页(P62-65)【关键词】柚子皮;水凝胶;重金属;吸附性能【作者】黄铂扬【作者单位】漳州职业技术学院食品工程学院,福建漳州363000【正文语种】中文【中图分类】O648.17近年来，随着我国城市现代化和工业化的飞速发展，重金属污染现象愈发频现，其主要原因是由于工业废水中含有大量的重金属离子所致[1].重金属离子在水体中可维持较长时间，且毒性很难自然降解，往往通过生物积累导致在食物链中富集，对环境和人体健康造成直接威胁[2].因此，如何去除工业废水的中重金属离子已成为迫切需要解决的问题.目前，工业废水中重金属离子的去除方法主要有电化学法、活性炭吸附法、化学沉淀法及膜分离法等，其中，电化学法、活性炭吸附法及膜分离法成本较高，而化学沉淀法又极易造成水体的二次污染[3,6].生物吸附法是近年来去除化工废水重金属离子的研究热点，具有价格低廉、吸附效果好等优点，现已在重金属污染废水处理中得到广泛应用[7,8].柚子是芸香科柑橘属水果，其主产于东南亚及我国福建、广东、江西、浙江、四川等长江以南地区.柚子皮占整个柚子的45%左右，含有大量的纤维素、半纤维素、果胶及色素等，这些物质中含有大量的羧基、羟基等活性官能基团，可通过离子交换、螯合等方式吸附重金属离子，是一种较为理想的去除工业废水重金属污染的生物吸附剂材料，通过化学改性，可使其具有更强的吸附性能.Antova等研究表明，柚子皮纤维素中的羧基和羟基是吸附重金属离子的活性位点，对其进行改性，可显著增加纤维素中的功能基团数量，羧基和羟基等活性位点数量显著增加，重金属离子吸附性能显著增强[9]；梁莎等研究表明，利用化学改性的方法将柑橘类果皮的纤维素、果胶分别与琉基乙酸和二硫化碳发生反应，制备成了琉基乙酸改性橘子皮和黄原酸化橘子皮两种重金属离子生物吸附剂，其对废水中的Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+的吸附性能显著增强[10]；黄东兰等研究表明，天然柚子皮经乙醇、NaOH和MgCl2处理可增加吸附剂表面的活性基团数目，对废水中Cu2+的吸附性能显著增强，其中，最佳的吸附条件为：溶液Cu2+初始浓度为20 μg/mL、固液比为5∶1、pH值为2、吸附温度为25 ℃、吸附时间为100 min，吸附率可达到91.65%[11].目前，关于柚子皮纤维素基水凝胶的制备及吸附性能研究尚未见相关报道.因此，本研究以柚子皮为基本原料，制备纤维素基水凝胶，同时对其吸附性能进行研究，以期为柚子皮纤维素基水凝胶生物吸附剂在工业废水中的处理应用提供理论依据，为工业废水重金属污染提供一种新的解决途径.1 实验材料及方法1.1 实验材料及仪器1.1.1 实验材料新鲜柚子皮、氢氧化钠、琥珀酸酐、吡啶、二氯甲烷醋酸、盐酸、丙酮、乙醇溶液.1.1.2 实验仪器HK-10B型中草药粉碎机，PHS-25型pH计，LGJ-18A型真空冷冻干燥机，SHA-B型恒温振荡器，GL-21M型高速立式冷冻离心机，RE-5L型旋转蒸发器，721-100型分光光度计.1.2 实验方法1.2.1 纤维素基水凝胶的制备方法将新鲜的柚子皮剪成1 cm左右的长条，经110 ℃干燥3 h后，粉碎并过40目筛，得到柚子皮粉，并依次去除柚子皮粉中所含的果胶、半纤维素、木质素，滤渣经水洗至中性，再用酒精洗脱滤渣中的酯类和水分，回收酒精，60 ℃条件下干燥即得到柚子皮纤维素.取7.5 g制备成的柚子皮纤维素加入20%的NaOH溶液，搅拌16 h，用蒸馏水洗脱至pH值为7，干燥备用.取8.4 g碱处理过的干燥柚子皮纤维素粉，加入25.2 g琥珀酸酐和169 ml吡啶，反应24 h后，再依次加入1 mol/L 二氯甲烷醋酸溶液、95%乙醇溶液、蒸馏水和0.01 mol/L盐酸溶液，用丙酮洗脱，80 ℃条件下干燥2 h，再用5%NaHCO3溶液搅拌30 min，过滤，经蒸馏水和丙酮洗脱，80 ℃条件下干燥即得到改性的柚子皮纤维素基水凝胶CPP-SA.1.2.2 重金属离子去除率分析Cu2+、Cr6+、Cd2+含量测定采用火焰原子吸收分光光度计法进行测定，金属离子去除率为(C原水样金属离子浓度-C水样处理后金属离子浓度)/C原水样金属离子浓度×100%.2 实验结果及分析2.1 柚子皮纤维素基水凝胶的结构表征柚子皮纤维素基水凝胶的红外光谱图如图1所示，柚子皮纤维素在红外光谱中，3 431、2 921、1 408、1 344、1 257、1 159、1 078、1 044、991、895 cm-1处有明显的特征吸收峰，而柚子皮纤维素基水凝胶的红外光谱中，处了上述特征峰外，又在1 695、1 549、1 454 cm-1处发现新的红外吸收峰，这是由于琥珀酸酐与柚子皮纤维素发生化学反应，导致部分基团发生收缩振动所致.上述结果说明，柚子皮纤维素基水凝胶CPP-SA已成功制备.a.柚子皮纤维素;b.柚子皮纤维素基水凝胶图1 柚子皮纤维素基水凝胶的红外光谱2.2 柚子皮纤维素基水凝胶加投量对吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL石油化工废水，固定温度为30度，pH=7，反应时间为50 min，柚子皮纤维素基水凝胶的投加量分别为0、2、4、6、8、10、12 g·L-1，研究不同投加量对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图2所示，随着柚子皮纤维素基水凝胶投加量的增加，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率逐渐增加，但投加量超过一定量时，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率有所降低.其中，在柚子皮纤维素基水凝胶的投加量为10 g·L-1时，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率达到最大，分别为84.13%、95.81%和80.5%.这可能是由于实验初期随着柚子皮纤维素基水凝胶投加量的增加，吸附金属离子的位点也会随之增加，因此金属离子的去除率逐渐增加；但是，当投加量超过一定浓度时，由于柚子皮纤维素基水凝胶自身位点之间的相互干涉增强，进而阻碍了对金属离子的吸附，因此，金属离子去除率有所下降.图2 柚子皮纤维素基水凝胶投加量对金属离子去除率的影响2.3 初始溶液pH值对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL石油化工废水，固定温度为30度，柚子皮纤维素基水凝胶投加量为10 g·L-1，反应时间为50 min，分别将石油化工废水的初始pH调整为1、2、3、4、5、6、7和8，研究初始溶液pH值对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图3所示，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率随着初始溶液pH值的升高而逐渐增加，当初始溶液pH值过大时，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率则有所降低.其中，在石油化工废水的初始pH值为7时，废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率均达到最大，分别为92.15%、95.32%和91.36%.这可能是由于在石油化工废水溶液初始pH值过低时，溶液中的H+会同重金属离子争夺柚子皮纤维素基水凝胶的吸附位点，同时阻碍活性基团的解离，因此导致吸附量较低；随着石油化工废水溶液初始pH值的升高，溶液中的H+浓度降低，竞争减弱，因而金属离子的去除率逐渐增加；当石油化工废水溶液初始pH值过高时，重金属离子可与溶液中的OH-1反应形成不溶解的氢氧化物或氧化物，导致去除率有所下降.图3 初始溶液pH值对柚子皮纤维素基水凝胶吸附金属离子的影响2.4 温度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL石油化工废水，柚子皮纤维素基水凝胶投加量为10 g·L-1，反应时间为50 min，pH=7，分别将石油化工废水的吸附温度调整为20、25、30、35、40、45、50 ℃，研究不同吸附温度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图4所示，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率随着吸附温度的升高而逐渐增加，当吸附温度超过一定值时，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率则有所降低.其中，在石油化工废水的吸附温度为30 ℃时，废水中Cd2+的去除率达到最大，为92.38%；在石油化工废水的吸附温度为35 ℃时，废水中Cu2+、Cr6+的去除率均达到最大，分别为93.21%和96.24%.这可能是由于低温状态下，柚子皮纤维素基水凝胶溶解速度变缓，凝胶颗粒“布朗运动”变弱，影响吸附效果；温度过高则影响水凝胶吸附状态，进而致使金属离子去除率下降.图4 不同温度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附金属离子的影响2.5 反应时间对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL石油化工废水，固定温度为33 ℃，pH=7，柚子皮纤维素基水凝胶投加量为10 g·L-1，吸附时间分别为0、20、40、60、80、100、120 min，研究不同吸附时间对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图5所示，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率随着吸附时间的延长而逐渐增加，当吸附时间超过一定值时，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率不再变化.其中，柚子皮纤维素基水凝胶吸附时间为60 min时，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率均达到最大，分别为94.05%、97.16%和94.57%.这可能是由于吸附时间较短时，柚子皮纤维素基水凝胶和金属离子的接触时间较短，影响彼此间的碰撞几率因而去除率较低；而随着吸附时间的延长，柚子皮纤维素基水凝胶和金属离子的接触时间延长，彼此间可以进行充分的碰撞和反应，因而去除率逐渐增加；当吸附时间超过一定值时，金属离子的去除率不再随时间的延长而增加，这是由于此时的柚子皮纤维素基水凝胶吸附量已达到完全饱和状态，达到吸附平衡所致.图5 不同反应时间对柚子皮纤维素基水凝胶吸附金属离子的影响2.6 初始溶液浓度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL蒸馏水，固定温度为33 ℃，pH=7，柚子皮纤维素基水凝胶投加量为10 g·L-1，吸附时间分别为60 min，分别配置初始溶液的Cu2+、Cr6+、Cd2+的浓度为10、20、30、40、50、60、70 mg/L，研究不同初始溶液浓度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图6所示，模拟化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率随着初始溶液Cu2+、Cr6+、Cd2+浓度的升高而逐渐降低.其中，初始溶液Cu2+、Cr6+、Cd2+浓度为10 mg/L时，废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率均达到最大，分别为96.21%、98.02%和95.43%.这可能是由于柚子皮纤维素基水凝胶的吸附能力有限，虽然随着溶液中初始Cu2+、Cr6+、Cd2+浓度的升高，Cu2+、Cr6+、Cd2+吸附量有所增加，但是去除率却呈现逐渐下降趋势.图6 不同初始溶液浓度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附金属离子的影响3 结论工业废水中含有大量的重金属离子，通常在水体中很难自然降解，通过生物积累在食物链进行富集，对环境和人体健康造成直接威胁.大量研究表明，水凝胶对于水体中的重金属离子具有较好的吸附效果.本研究以柚子皮为原料，利用自由基聚合法制备出柚子皮纤维素基水凝胶，并对其吸附性能进行了研究.结果表明，与纤维素相比，柚子皮纤维素基水凝胶在1 695、1 549、1 454 cm-1处出现新的红外吸收峰.水凝胶投加量、初始溶液pH值、反应温度、反应时间、初始溶液浓度对水凝胶吸附重金属的性能均具有较大影响，其最佳的吸附条件为：水凝胶投加量10 g/L、pH=7、反应温度33 ℃、吸附时间60 min、初始金属离子浓度为10mg/L，在最佳条件下，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率分别达到96.21%、98.02%和95.43%.参考文献:【相关文献】[1]李琳,杨旭.重金属废水处理技术及其发展方向[J].农业与技术,2010,30(2):61-63.[2]Connell D W,Birkinshaw C,Dwyer T F.Heavy metal adsorbents prepared from the modification of cellulose:A review[J].Bioresource Technology,2008,99(15): 6709-6724．[3]徐灵,王成端,姚岚.重金属废水处理技术分析与优选[J].广州化工,2006,34(6):44-46.[4]邹照华,何素芳,韩彩芸,等.重金属废水处理技术研究进展[J].水处理技术,2010,36(6):17-21.[5]李阳,杨高英,雷兆武.重金属废水处理与资源化利用现状[J].电力环境保护,2009,25(4):50-51.[6]李江,甄宝勤.吸附法处理重金属废水的研究进展[J].应用化工,2005,34(10):591-594．[7]刘光全,张华,吴百春.改性花生壳粉对钙离子的吸附特性研究[J].环境工程学报,2011,12(5):2732-2738.[8]郭学益,公琪琪,梁莎,等.改性柿子生物吸附剂对铜和铅的吸附性能[J].中国有色金属学报,2012,2(22):599-603.[9]Antova G,Vasvasova P,Zlatanov M.Studies upon the synthesis of cellulose stearate under microwave heating[J]. Carbohydrate Polymers,2004,57(2):131-134.[10]梁莎,郭学益,田庆华,等.化学改性橘子皮对Pb2+的吸附性能[J].北京工业大学学报,2016,36(4):528-532.[11]黄冬兰,赵奎霞,关智杰,等.柚子皮皂化交联改性及其对水溶液中Cu2+的吸附性能研究[J].食品工业科技, 2015,36(10):225-228.。
纤维素基吸附材料的研究进展
纤维素基吸附材料的研究进展徐永建;贾向娟;钱鑫;岳小鹏【摘要】对天然纤维素进行酯化、醚化及接枝共聚等改性可制得纤维素基吸附材料,其可吸水、吸油、吸附重金属离子和有机物等,是一种新型功能性高分子材料,具有重要的应用价值.文章主要介绍了近年来纤维素基吸附材料的研究现状,展望了纤维素基吸附材料的发展前景.【期刊名称】《中国造纸学报》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】5页(P58-62)【关键词】纤维素;吸附材料;吸附性能;物理改性;化学改性【作者】徐永建;贾向娟;钱鑫;岳小鹏【作者单位】陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021【正文语种】中文【中图分类】TS721;TQ424吸附材料在吸附体系中充当吸附剂的角色,是决定高效能吸附过程的关键因素。
吸附材料必须具有以下特征：颗粒尺寸均匀,比表面积及吸附容量大,选择性、热稳定性、化学稳定性及强度性能好,可再生。
此外,吸附材料还应来源广泛且价格低廉。
目前,应用较多的吸附材料主要有分子筛、活性炭、离子交换树脂、吸附树脂等,这些吸附材料大多以动植物、煤、石油等有机物作为生产原料[1]。
用于制备传统吸附材料的原料大多不可再生,且难生物降解。
纤维素是自然界中最丰富的、可再生的天然高分子化合物,具有价廉、可降解、环境友好性强等优点,其由D-吡喃式葡糖糖酐以β-1- 4-苷键连接而成。
聚集态结构研究结果表明,纤维素由结晶结构和无定形结构构成,两者之间没有明显的界限。
纤维素分子链中,每个葡萄糖基上有3个羟基,即2个仲醇羟基(C2—OH和C3—OH)和1个伯醇羟基(C6—OH),这些羟基可进行酯化、醚化和接枝共聚等反应,以生成各种纤维素衍生物。
纤维素基水凝胶的制备及其对亚甲基蓝染料和重金属离子的吸附研究
纤维素基水凝胶的制备及其对亚甲基蓝染料和重金属离子的吸附研究下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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改性蔗渣纤维素吸附剂的制备研究进展
论： 在弱酸性条件下对 Ｃ ：的吸附顺序是 Ａ Ｕ ｍＡＣ（ ｓ －氨部分的碳 原子数位 ｍ＝ ）ＨＤ ＞ Ａ Ｃ ＞ － Ｃ ２ ＞ Ｃ Ｃ ＨＤ ｓ ｂ － ＡＨＤ ｓ 这些吸附剂能从 Ｃ。 金属离子混合溶液 中（ Ｍｎ 、 ｏ Ｎ ： 选择性地吸附 Ｃ 如 Ｃ ：和 ｉ ） ｕ。 ２ ０世纪初 ， ｎ 【 Ｍｅ ｇ ｚ 等用纤维 素粉末 与四氯化钛反应 ， Ｌ 司 然 后再和 ３ 一氯—６氨基乙基一 三 乙氧基硅烷反 应制得用有机硅 树脂改性得纤维 素一氧化钛（ ＋５价 ）Ｃ Ｓ 。 （ Ｔ Ｎ） 研究发现 Ｃ Ｓ ＴＮ 再水溶液 中对重金属 离子如 ： 、 ｕ Ｐ 、ｅ Ｈｇ Ｃ 、ｂ Ｆ 及 ｃ 有很 ｒ 高得吸附能力。 ｈ ｍｍａ ＡＨ嘴 Ｍｏ ａ ｄ 以蔗渣 为原料制备了氰乙基 蔗渣 （ Ｅ ｃ —Ｂ 。后又用羟胺水溶液或氯化胺 水溶液处理 ｃ — ） Ｅ Ｂ 最后得到偕胺化的蔗渣 （ ｍ Ｂ ，ｍ—Ｂ对 重金属离子吸附 ， Ａ — ） Ａ
用 的灵活性和广泛性 。纤维素吸附剂的研究和应用早在 ２ ０世
蔗渣纤维素吸附剂用于过渡金属离 子及 贵重金属 的吸附、 分离 和提取 ， 于环境保护具有重要 的意义 。２ 对 ０世纪 ６ 年代 ， ０ Ｙｏｈｔｋ 【 ｓｉ ａ 羽 ａ Ｏ 等研究了纤维素对 Ｃ ２ Ｆ Ｆ 、 ｅ＋ ａ＋ ｅ 、 ｅ Ｃ 的吸附行 ￣ 为、 测试 了温度 、 时间 、 浓度对金属离 子的 吸附量的影响 ， 由此 得 出结论 ： 纤维素材料 与金 属离子有 两种结合 方式 ， 一种是离 子结合 ， 另一种是鳌合 。此研 究为后来纤维 素吸附金属离子 的 研究打 下了基础 ２ ０世 纪 ９ ０年代 初 Ｓ ｂ ｅ ｔ ｈ ｅ Ｏ ＮＳ ］ 等用 ６ 一氯去 氧纤维 素和脂 肪族二胺 制取 了烷 基纤维 素（ ｍ ｓ ， 弱酸 Ａ ＡＣ ）在 性溶液 中金属离子被快速 地吸附到 Ａ ｍＡＣ 上 ， ｓ 并且吸 附量 随 着ｐ Ｈ值地增大而增加 。ＡｍＡＣ ’ ｓ的吸附效率随着亚 甲基部分 长度 的增加 而减弱 ；由 乙二 胺制得 的 ＡｍＡ ｓ Ｃ 最有 效 。后来 Ｓ ｉｅ ｈｇ ｏ Ｎ等 又用 ６ － － 氯去 氧纤 维素 （ ＤＣ 制取 了联 氨去氧纤 Ｃ ） 维 素（一和 ｂ － ＨＤＣ ）研究 了这些衍生物从稀释的水溶液 ａ －ＣＡ ｓ， 中吸附二价过渡金属离子的行为，并与氨基烷基纤维素作 比较 。 ＨＤＣ在 Ｐ Ｈ值 １ —２的溶液中几乎不吸附金属离子，而 『— ｂ 和 — Ｃ ＡＨＤ Ｓ Ｃ 在这个 Ｐ Ｈ值范围内则能吸附金属离子。随着 Ｐ Ｈ值的 增大 ，金属离子在 ＨＤ Ｃ上 的吸附迅速增加 ，并且弱酸性条件下
纤维素气凝胶材料的研究进展
纤维素气凝胶材料的研究进展一、本文概述纤维素气凝胶材料作为一种新型的轻质多孔材料，近年来在材料科学领域引起了广泛关注。
其独特的结构和性能，使其在能源、环保、生物医学等多个领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面综述纤维素气凝胶材料的研究进展，包括其制备方法、性能优化以及在不同领域的应用现状。
文章将首先介绍纤维素气凝胶材料的基本特性，如结构、孔径分布和表面性质等，然后重点分析近年来的制备技术革新，如模板法、冷冻干燥法、超临界干燥法等。
随后，文章将探讨纤维素气凝胶材料的性能优化策略，如通过复合改性、表面修饰等方法提高其力学强度、热稳定性、吸附性能等。
文章将总结纤维素气凝胶材料在能源存储与转换、废水处理、药物载体等领域的应用实例，并对其未来的发展趋势进行展望。
通过本文的综述，旨在为相关领域的科研工作者和工程师提供全面的参考和指导。
二、纤维素气凝胶材料的制备方法纤维素气凝胶材料作为一种新型的轻质多孔材料，在能源、环保、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。
其制备方法多种多样，主要包括物理法、化学法和生物法等。
物理法主要依赖于纤维素分子间的相互作用力，如氢键、范德华力等，通过冷冻干燥、超临界干燥等技术手段制备气凝胶。
这种方法操作简单，对设备要求较低，但制备过程中往往难以完全去除溶剂，导致气凝胶的孔结构不稳定。
化学法则主要利用化学试剂对纤维素进行交联、改性，再经过干燥过程得到气凝胶。
常见的化学交联剂有环氧氯丙烷、丙烯酰胺等。
通过化学法可以制备出结构稳定、性能优异的气凝胶，但过程中可能涉及有毒有害物质，对环境造成一定污染。
生物法则利用酶、微生物等生物催化剂对纤维素进行生物转化，从而制备气凝胶。
这种方法绿色环保，符合可持续发展理念，但生物催化剂的活性受温度、pH值等条件影响，制备过程较为复杂。
近年来，随着纳米技术的飞速发展，纳米纤维素气凝胶的制备也成为研究热点。
纳米纤维素具有比表面积大、力学性能好等优点，可以显著提高气凝胶的性能。
《2024年纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展》范文
《纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展》篇一一、引言纤维素是一种从天然植物资源中提取出来的生物聚合物，其应用广泛，可涉及纺织、造纸、食品、医药等多个领域。
然而，由于纤维素的结构特性和性质，其在实际应用中仍存在一些限制。
因此，对纤维素的改性研究成为了科研领域的重要课题。
本文将重点探讨纤维素的改性方法及其在废水处理中的应用研究进展。
二、纤维素的改性纤维素的改性主要是通过改变其分子结构、提高其性能以及拓展其应用范围。
常见的改性方法包括物理改性、化学改性和生物改性。
1. 物理改性：物理改性主要是通过物理手段改变纤维素的形态、尺寸和表面性质。
如超声波处理、高能辐射、等离子体处理等，这些方法可以改变纤维素的结晶度、孔隙结构和表面亲疏水性等，从而提高其性能。
2. 化学改性：化学改性是通过化学试剂与纤维素分子发生反应，改变其分子结构和性质。
常见的化学改性方法包括酯化、醚化、接枝共聚等。
这些方法可以引入新的官能团或改变纤维素的溶解性能，从而拓宽其应用范围。
3. 生物改性：生物改性是利用酶或微生物等生物催化剂对纤维素进行改性。
这种方法具有环保、高效和专一性强的特点，可实现纤维素的定向改性。
三、纤维素在废水处理中的应用随着工业化和城市化的快速发展，废水处理成为了环境保护的重要领域。
纤维素因其良好的吸附性能、生物相容性和可再生性，在废水处理中具有广阔的应用前景。
1. 吸附剂：纤维素具有良好的吸附性能，可用于去除废水中的重金属离子、有机物和染料等污染物。
通过物理吸附、离子交换和络合作用等机制，实现对废水中污染物的有效去除。
2. 生物载体：纤维素可作为生物载体，用于培养和固定化微生物，提高微生物对废水中有机物的降解效率。
同时，纤维素的多孔结构和大的比表面积有利于微生物的生长和繁殖。
3. 膜材料：纤维素具有良好的成膜性能，可用于制备微滤膜、超滤膜和反渗透膜等。
这些膜材料具有高的分离性能和良好的抗污染性能，可应用于废水的深度处理和回用。
纤维素基表面活性剂及功能化改性的研究进展
纤维素基表面活性剂及功能化改性的研究进展陈双双;李强;杨志英;冯土辉【摘要】纤维素基表面活性剂由于原料丰富、易生物降解和使用安全等众多优点，使其逐渐引起了人们的关注。
文章综述了纤维素基表面活性剂的研究进展，着重介绍了纤维素的溶剂体系和纤维素的功能化改性，包括接枝长链烷基、含碳氟基团以及双亲链段等纤维素表面活性剂。
%Cellulose-based surfactant has gradually aroused attention due to its advantages of abundant raw materials, easily biodegradable and safety. This paper reviews the research progress of cellulose solvent system and cellulose function modification. Mainly introduces cellulose chemical modification, including graft on long chain alkenes, fluoropolymer and amphiphilic polymer.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2012(020)004【总页数】7页(P73-79)【关键词】纤维素;功能改性;表面活性剂【作者】陈双双;李强;杨志英;冯土辉【作者单位】广东溢多利生物科技股份有限公司,广东珠海519060;广东溢多利生物科技股份有限公司,广东珠海519060;广东溢多利生物科技股份有限公司,广东珠海519060;广东溢多利生物科技股份有限公司,广东珠海519060【正文语种】中文【中图分类】TQ352.79;TQ423.9表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。
随着表面活性剂新品种的不断问世，已被广泛用于光电子、消防、纺织印染、纸张皮革处理、胶片、环保、石油开采、农药、高档涂料、合成树脂、燃料添加剂等领域，社会需求量也在不断增加。
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纤维素基吸附剂的研究进展Q U R J曲荣君1,2*,孙向荣1,王春华1,孙昌梅1,成国祥1,2(1.烟台师范学院化学与材料科学学院,山东烟台264025;2.天津大学材料科学与工程学院,天津370002)摘 要: 纤维素作为自然界中储量最大的天然高分子材料,具有价廉易得、易被微生物降解、不会给环境带来第二次污染等特点,长期以来对其开发利用一直是科技工作者研究的热点。
本文主要综述了近年来纤维素基吸附剂的研究进展,并简要介绍了其作为金属离子吸附剂、特殊用途吸附剂等的结构性能特点,展望了其发展前景。
关键词: 纤维素基吸附剂;吸附中图分类号:T Q 352 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2004)03-0102-05PROGRESS IN ST U DIES ON PREPARA T ION AN D PROPERT IES OFCELLU LO SE BASED ADSORBENT SQU Rong jun 1,2,SUN Xiang rong 1,WANG Chun hua 1,SU N Chang mei 1,CHENG Guo x iang 1,2(1.School of Chemistry and Materials Science,Yantai Normal University ,Yantai 264025,China;2.School o f Materials Science and Engineer ing ,Tianj in University ,Tianj in 370002,China)Abstract:As one of the most abundant renewable natural polymers on earth,cellulose is readily available andinexpensive.Also it can be biodegraded easily w ithout pollution on environment.M any inv est igators have done w orkson the development and utilization of cellulose for a long time.I n this paper,the preparation of adsorbents based oncellulose is review ed.T he structures and properties of t he modified cellulose as metal ion adsorbents and specialadsorbents are introduced.T he long term potential development of cellulose based adsorbents is mentioned.Key words:cellulose based adsorbent;adsorption纤维素是无水葡萄糖残基通过 -1,4糖苷键连接的立体规整性高分子,是自然界中最为丰富的可再生资源。
纤维素分子内含有许多亲水性的羟基基团,是一种纤维状、多毛细管的高分子聚合物,具有多孔和比表面积大的特性,因此具有亲和吸附性,但天然纤维的吸附(如吸水、吸油、吸重金属等)能力并不很强,必须通过化学改性使其具有更强或更多的亲水基团,才能成为性能良好的吸附材料。
纤维素吸附剂的研究和应用早在20世纪50年代初就已开始,近年来,随着生命科学的飞速发展和人们对纯天然化工产品的需求日益扩大,纤维素作为天然高分子材料用来作吸附剂使用愈来愈广泛;同收稿日期:2003-10-13基金项目:国家自然科学基金资助项目(29906008);山东省自然科学基金资助项目(Q99B15);中国博士后科学基金(2003034330);山东省中青年学术骨干学术带头人基金资助项目(无编号)作者简介:曲荣君(1963-),男,山东荣城人,教授,博士后,主要研究方向:功能高分子。
第24卷第3期2004年9月林 产 化 学 与 工 业Chemistry and Industry of Forest Products Vol.24No.3Sept.2004时由于纤维素吸附剂来源广泛、价格低廉、工业污染轻,所以有关的开发应用愈来愈多。
本文仅就近年来纤维素吸附剂的研究状况作一介绍。
1 金属离子吸附剂的研究纤维素吸附剂用于过渡金属离子及贵重金属的吸附、分离和提取,对于环境保护具有重要的意义。
20世纪60年代末,Yoshitaka O 等[1]研究了纤维素对Ca 2+、Fe 3+、Fe 2+、Ce 4+的吸附行为,测试了温度、时间、浓度对金属离子的被吸附量的影响,结果显示这些因素对Ca 2+和Fe 2+的吸附影响很小,而对Fe 3+和Ce 4+的影响显著。
而且发现Ca 2+或Fe 2+的平衡吸附量几乎与羧基在纤维素样品中的容量相等,Fe 3+或Ce 4+的平衡吸附量几乎与羰基在纤维素样品中的容量相等。
当用0.1mol /L 的H Cl 处理已吸附这些金属离子的纤维素时,Ca 2+和Fe 2+完全释放出来,而80%的Fe 3+和Ce 4+仍被保留。
由此得出结论:纤维素材料与金属离子有两种结合方式,一种是离子结合,另一种是螯合。
此研究为后来纤维素吸附金属离子的研究打下了基础。
20世纪90年代初Shigeo N 等[2]用6-氯去氧纤维素和脂肪族二胺H 2N(CH 2)m NH 2(m=2,4,6,8)制取了烷基纤维素(AmACs),并研究了它们对二价金属离子的吸附作用和解吸附作用,发现溶液pH 值、金属离子及其初始浓度、二胺中甲基的数量明显影响着金属离子在AmACs 上的吸附,在强酸性溶液中不发生金属离子的吸附,但在弱酸性溶液中金属离子被快速地吸附到AmACs 上,并且吸附量随着pH 值的增大而增加。
AmACs 的吸附效力随着亚甲基部分长度的增加而减弱;而由乙二胺制得的AmACs 最有效;金属离子在AmACs 上的吸附次序为Cu 2+>Ni 2+>Co 2+>Mn 2+,可见Cu 2+可优先从金属离子的混合溶液中被吸附出来,并且在0.1mol /L 的HCl 溶液中通过搅拌很容易被释放出来。
后来Shig eo N 等[3]又用6-氯去氧纤维素(CDC)制取了联氨去氧纤维素(HDC)和羧基烷基联氨去氧纤维素( -和 -CAH DCs)。
研究了这些衍生物从稀释的水溶液中吸附二价过渡金属离子的行为,并与氨基烷基纤维素作比较。
H DC 在pH 值1~2的溶液中几乎不吸附金属离子,而 -和 -CAH DCs 在这个pH 值范围内则能吸附金属离子。
随着pH 值的增大,金属离子在HDC 上的吸附迅速增加,并且弱酸性条件下HDC 吸附金属离子的能力比 -和 -CAHDCs 强。
由此得出结论:在弱酸性条件下Cu 2+的吸附顺序是AmACs(二氨部分的碳原子数位m=2)>HDC> -C AHDC s> -CAHDCs 。
这些吸附剂能从金属离子混合溶液中(如M n 2+、Co 2+和Ni 2+)选择性地吸附Cu 2+。
Hitoshi K 等[4]通过氰乙基纤维素(CE -Cell)和丙烯基含氮接枝纤维素(G -Cell)等中的氰基与羟基在70 的水介质(pH 值7.0)中反应来研究氨基进入纤维素。
研究发现,用CE -Cell 制得的氨化样品能够吸附Cu 2+、Ni 2+、Co 2+,其中对Cu 2+的吸附量最大。
并且Cu 2+的吸附量随CE -Cell 的取代度的不同而变化,有较高取代度的CE -Cell 制得的氨化样品的吸附能力较低,而由G -Cell 制得的氨化样品对Cu 2+的吸附能力与较低取代度的CE -Cell 制得的氨化样品相当,而不论接枝率如何。
后来Rim a S 等[5]研究出一种较简单的制取氨基纤维素的方法,即在碱性介质中用丙烯腈与纤维素粉末的连续反应对其进行化学改性得到CE -Cell,然后用羟胺的水溶液或氯化羟氨的水溶液处理CE -Cell 得到偕胺肟化纤维素(Am -Cell)。
由于配位作用氨基能从不同pH 值的缓冲溶液中固定重阳离子。
对Cu 2+和Cr 3+的吸附容量与载体中偕胺肟化基团的量和污染液中金属离子的浓度有关。
用EDTA 的钠盐处理可实现阳离子的解吸,所以Am -Cell 可重复使用。
20世纪初,M eng L Z 等[6]用纤维素粉末与四氯化钛反应,然后再和4-氮-6-氨基乙基-三乙氧基硅烷反应制得用有机硅树脂改性的纤维素-氧化钛(+5价)(CTSN)。
研究发现CTSN 在水溶液中对重金属离子如:Hg 2+、Cu 2+、Pb 2+、Fe 3+及Cr 3+有很高的吸附能力。
Liu M H 等[7]则研制出了球形纤维素吸附剂,与粉末状、微粒状及纤维状纤维素相比球形纤维素具有更大的表面积、更强的渗透性和吸水性,所以其吸附效率更高,他们以棉花为基本原料合成出含有羧基阴离子的球形纤维素吸附剂(SCAM-1),它能从水溶液中吸附Cu 2+,并且吸附过程中能与Cu 2+形成螯合物,溶液的浓度、pH 值和温度对SCAM-1的吸附效率影响显著,实验表明被吸附的Cu 2+用H Cl 或NaOH 水溶液处理可重新获得,若用2.0mol /L 的H Cl 溶液恢复率可达到100%,且经30次吸附和解吸后SCAM-1的吸附能力只降低7.第3期曲荣君,等:纤维素基吸附剂的研究进展1032%,这充分证明SCAM-1是一种有应用前景的铜离子吸附剂。
M ohammad A H 等[8]曾以蔗渣为原料制备了氰乙基蔗渣(CE -B),但研究发现25 在邻苯二甲酸盐阴离子存在的条件下CE -B 对Cu 2+和Cr 3+的吸附没有亲和力。
后来他们又用羟胺水溶液或氯化胺水溶液处理CE -B,并用碳酸钠调节溶液的pH 值至9~10,加热至80 ,持续3h,经过滤,60 烘干得到偕胺肟化的蔗渣(Am -B),而Am -B 对重金属离子吸附有很强的亲和力。
研究了Am -B 在不同条件下对重金属离子Cu 2+、Hg 2+、Ni 2+、Cr 3+和Pb 2+的吸附,吸附顺序为:Cu 2+>Hg 2+>Cr 3+>Ni 2+(Pb 2+在邻苯二甲酸盐存在时生成沉淀),用EDTA 可使Am -B 再生,并且其吸附效率不会受到明显影响。
作者在纤维素基吸附剂研究方面也作了大量的工作,曾以水溶性的羧甲基纤维素(CM C)为原料,经多乙烯多胺交联后合成了不溶不熔的纤维素树脂,并研究了该类树脂对若干重金属离子的静态吸附性能和吸附机理,结果表明,该树脂能有效地吸附Cu 2+、Ni 2+、Co 2+、Zn 2+、Pb 2+,在HOAc -NaOAc 缓冲溶液中可选择吸附Cu 2+、Ni 2+等离子而不吸附Pb 2+[9]。