改性纖維素吸附劑的合成及其吸附重金屬離子的應(yīng)用研究.pdf

1、以固體廢棄物紙纖維和棉纖維為研究對(duì)象,用化學(xué)分離方法對(duì)其中纖維素的提取工藝進(jìn)行了研究,采用琥珀酸酐和聚谷氨酸分別對(duì)制備的樣品纖維素進(jìn)行酯化反應(yīng)進(jìn)行改性,制備了改性纖維素PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA。運(yùn)用現(xiàn)代儀器分析手段對(duì)改性后的纖維素進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征分析。同時(shí),研究了溶液的pH值、吸附時(shí)間和離子初始濃度對(duì)改性四種吸附劑對(duì)三種重金屬離子Cu2+、Pb2+、Cd2+的影響,從吸附動(dòng)力學(xué)、等溫吸附試驗(yàn)及解析再生試驗(yàn)等方面研究

2、了改性紙纖維素和棉纖維素吸附重金屬離子的能力。主要結(jié)果如下:
　　(1)紙纖維素PC和棉纖維CC的最佳提取工藝為:15％質(zhì)量體積比的NaOH(aq)去除半纖維素,用濃度為10%的過(guò)氧化氫溶液去除木質(zhì)素和脫色。測(cè)得PC、CC含量為82.4%、92.6%。通過(guò)傅立葉紅外光譜(FTIR)和掃描電鏡(SEM)表征手段知制備得到的有效纖維素基質(zhì)與微晶纖維素結(jié)構(gòu)形貌大體一致。
　　(2)運(yùn)用FTIR、SEM、XRD等分析手段,對(duì)經(jīng)琥珀酸

3、酐和聚谷氨酸改性的纖維素PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。研究結(jié)果表明,通過(guò)這兩種改性劑改性后的紙纖維、棉纖維分子中引入新的官能團(tuán),羧基。
　　(3)研究了PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA吸附重金屬離子的影響因素。結(jié)果表明,在最佳吸附條件,即室溫下,離子初始濃度C0(Cu2+)為410-512 mg·L-1、C0(Pb2+)為500-510 mg·L-1、C0(Cd2+)為420-5

4、00 mg·L-1,相應(yīng)離子溶液pH值為5.5-6.0、5.5-5.7、6.3-6.6,吸附時(shí)間在45-70 min時(shí),四種改性吸附劑對(duì)Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附容量達(dá)到了吸附平衡,最大吸附量分別為230 mg·g-1、148 mg·g-1、185 mg·g-1;172 mg·g-1、136 mg·g-1、150 mg·g-1;205 mg·g-1、129 mg·g-1、156 mg·g-1;177 mg·g-1、105 mg·

5、g-1、140 mg·g-1,對(duì)Cu2+、Pb2+、Cd2+的去除率達(dá)78-92%、41-60%、56-88%,相對(duì)于未經(jīng)琥珀酸酐改性的PC和CC,吸附量均大大提升。
　　(4)吸附動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明,PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA對(duì)Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附都是快速、穩(wěn)定的過(guò)程,用二級(jí)吸附速率方程進(jìn)行擬合,結(jié)果表明該吸附符合動(dòng)力學(xué)二級(jí)反應(yīng),對(duì)金屬離子相應(yīng)的吸附能力為PC-SA>PC-PGA>CC-SA

6、>CC-PGA。
　　(5)在解吸附試驗(yàn)中,用0.5 mol?L-1鹽酸溶液解吸劑。對(duì)吸附有金屬離子的PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA進(jìn)行解析試驗(yàn)相應(yīng)Cu2+、Pb2+、Cd2+的解析率均在85-95%之間,表明該類吸附劑可回收使用,符合經(jīng)濟(jì)效益。
　　(6)考察了吸附劑的再生能力,用5%的NaOH溶液作再生劑。再生的PC-SA、CC-SA、PC-PGA、CC-PGA對(duì)Cu2+、Pb2+、Cd2+的二次吸附