玉米秸稈丁二酸單酯及磁性物合成與吸附性能.pdf

1、本文依據(jù)羧基可與重金屬離子結(jié)合的特點(diǎn)，將羧基引入到玉米秸稈中，設(shè)計(jì)合成了玉米秸稈丁二酸單酯及磁性衍生物。詳細(xì)研究了合成條件，并考察了產(chǎn)物對(duì)重金屬離子的吸附、分離和回收的能力。希望能夠開(kāi)發(fā)出具有應(yīng)用前景的玉米秸稈化學(xué)品，提高其附加值，解決因玉米秸稈焚燒引起的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。
　　論文首先以丁二酸酐為改性試劑，通過(guò)酯化反應(yīng)合成了含羧基的玉米秸稈丁二酸單酯(S-MS)，通過(guò)紅外、固體核磁對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。在最優(yōu)反應(yīng)條件下，產(chǎn)

2、品羧基含量為5.8mmol/g。
　　以氨基功能化四氧化三鐵(NH2-Fe3O4)為磁性原料，采用N，N'-二異丙基碳二亞胺(DIC)做催化劑，使S-MS與NH2-Fe3O4發(fā)生酰胺化反應(yīng)，制備出磁性-玉米秸稈丁二酸單酯(M-S-MS)。在最優(yōu)反應(yīng)條件下，得到羧基量為4.2mmol/g，氨基量為7.4×10-2mmol/g的產(chǎn)品。通過(guò)紅外光譜對(duì)磁性產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，采用VSM確定產(chǎn)物為順磁性，飽和磁強(qiáng)度為21.3emu/g，外加

3、磁場(chǎng)在反應(yīng)體系外作用10s后，產(chǎn)物可與反應(yīng)液分離。
　　分別將S-MS和M-S-MS堿化處理得到兩種玉米秸稈基吸附劑(NaS-MS和M-NaS-MS)，并將其與Cd(Ⅱ)溶液混合進(jìn)行靜態(tài)吸附研究。通過(guò)紅外、X射線(xiàn)光電子能譜數(shù)據(jù)分析得出，該吸附過(guò)程為離子交換及絡(luò)合反應(yīng)過(guò)程。分別研究?jī)煞N玉米秸稈基吸附劑吸附Cd(Ⅱ)的影響因素。當(dāng)吸附時(shí)間為1min時(shí)，NaS-MS的吸附量達(dá)95.5mg/g～200.1mg/g，而M-NaS-MS的吸附

4、量達(dá)54.5mg/g～71.1mg/g;該吸附過(guò)程能夠用Langmuir吸附等溫模型更好地描述，在298K，最大吸附量分別為196.1mg/g和85.5mg/g，通過(guò)D-R吸附等溫模型所得出的平均吸附自由能及吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程表明，該吸附過(guò)程為化學(xué)吸附;通過(guò)改變吸附溫度獲得了吸附熱力學(xué)參數(shù)。
　　采用5mol/L NaC1溶液可將吸附劑再生，反復(fù)5次吸附-脫附后，吸附劑的吸附量未有較大改變，磁性吸附劑的磁強(qiáng)度也未受影響

5、;采用高溫灼燒的方法能夠?qū)⒈籒aS-MS吸附的Cd(Ⅱ)以CdO的形式回收，回收率為97％。
　　研究玉米秸稈吸附劑(NaS-MS)在鎘鎳雙組份溶液中的競(jìng)爭(zhēng)吸附。當(dāng)溶液中Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的濃度均為1mmol/L，初始pH=4～8，吸附溫度為298K，吸附劑投加量為0.6g/L，吸附1.5h時(shí)，分離因子(SFCd(Ⅱ)/Ni(Ⅱ))值最大(8.6)。當(dāng)吸附劑與鎘鎳溶液作用后，灼燒濾渣得到CdO和NiO的混合物，根據(jù)這兩種氧化物