改性CMC吸附材料的制備及其吸附性能的研究.pdf

1、鈾純化轉(zhuǎn)化過(guò)程產(chǎn)生的含氟廢水的排放，導(dǎo)致水中氟離子的含量超標(biāo)，造成水體氟污染，對(duì)人和生物體產(chǎn)生危害，因此，鈾純化轉(zhuǎn)化含氟廢水的處理具有重要意義。吸附法，由于成本低廉，操作簡(jiǎn)單而成為低濃度含氟廢水處理的首選方法，其核心問(wèn)題是吸附劑，目前，用于含氟廢水處理的吸附劑很多，如無(wú)機(jī)吸附劑、離子交換樹脂等，但存在資源短缺、二次污染，后處理困難等問(wèn)題，因此研究開發(fā)新型的吸附劑成為重中之重。改性羧甲基纖維素基吸附材料，由于其原料來(lái)源豐富、可再生、可降解

2、、使用后易處置等特性，為新型吸附劑的研發(fā)提供了新的思路。
　　本文以羧甲基纖維素為原料，采用電噴及固化、交聯(lián)改性技術(shù)分別制備了成羧甲基纖維素負(fù)載鋯（CMC-Zr)、羧甲基纖維素負(fù)載鑭（CMC-La)微球以及交聯(lián)羧甲基纖維素負(fù)載鑭（CMC-La)微球的羧甲基纖維素基吸附材料，系統(tǒng)研究了羧甲基纖維素基生物質(zhì)吸附材料對(duì)氟離子的吸附特性，并以 CMC-Zr、交聯(lián) CMC-La微球?yàn)槲街盍?，研究氟離子的動(dòng)態(tài)吸附特性，最后探討了竣甲基纖維

3、素基生物質(zhì)吸附材料吸附氟離子的機(jī)理及其循環(huán)利用的特性。結(jié)果表明：
　　1、CMC-Zr吸附材料對(duì)氟離子的吸附特性：當(dāng)溶液pH值為4.0，溶液濃度為300mg/L，反應(yīng)溫度為25℃，吸附時(shí)間為24 h的條件時(shí)， CMC-Zr吸附材料對(duì)氟離子的最大去除率為90％，最大吸附量為47mg/g；CMC-Zr對(duì)氟離子吸附符合朗格繆爾等溫吸附模型及準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。CMC-Zr對(duì)氟離子的動(dòng)態(tài)吸附研究結(jié)果表明：隨著填料高度的增加，CMC-Zr柱穿

4、透與耗竭時(shí)間均延長(zhǎng)；隨流速和初始濃度的增大，CMC-Zr柱穿透與耗竭時(shí)間也延長(zhǎng)。而且，隨著填料高度的增加，CMC-Zr的吸附量變小，隨流速和初始濃度的增大，CMC-Zr的吸附量變大。
　　2、采用傅里葉紅外吸收光譜儀(FT-IR)，掃描電鏡分析儀（SEM)， X射線色散能光譜儀(EDX)和 X射線光電子能譜儀(XPS)等技術(shù)，探究羧甲基纖維素固化、交聯(lián)改性機(jī)理和吸附機(jī)理，結(jié)果表明：Zr(VI)通過(guò)與Na離子交換的形式成功負(fù)載在羧甲

5、基纖維素表面；吸附過(guò)程中 Zr(VI)與氟離子發(fā)生了配合作用。CMC-Zr是一種很有前景的吸附劑。
　　3、CMC-La微球吸附材料對(duì)氟離子的吸附特性：當(dāng)溶液pH值為4.0,溶液濃度為40mg/L，且吸附時(shí)間為24 h的條件時(shí)，CMC-La生物質(zhì)微球吸附材料對(duì)氟離子的去除率最大為98.85%，當(dāng)溶液p H值為4.0,反應(yīng)溫度為55℃，溶液濃度為100mg/L，且反應(yīng)時(shí)間為24h的條件時(shí)，CMC-La生物質(zhì)微球吸附材料對(duì)氟離子的最大

6、吸附量為35.22mg/g；朗格繆爾模型可以描述等溫吸附線，動(dòng)力學(xué)結(jié)果與準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型一致。
　　4、采用 FT-IR、SEM、EDX、等電點(diǎn)（pHpzc)和 XPS等技術(shù)方法，研究羧甲基纖維素的改性和吸附機(jī)理，結(jié)果表明：La(III)通過(guò)與Na離子交換的形式成功負(fù)載在羧甲基纖維素微球的表面；La(III)作為硬酸易與硬堿F-結(jié)合，并且由于正負(fù)電荷相反，二者也可以發(fā)生靜電吸引，由此說(shuō)明羧甲基纖維素微球可以去除溶液中的氟離子，是一

7、種很有前景的吸附劑。
　　5、交聯(lián) CMC-La微球吸附材料對(duì)氟離子的吸附特性：當(dāng)溶液pH值為3.0，反應(yīng)溫度為25℃，溶液濃度為40mg/L，且反應(yīng)時(shí)間為24h的條件時(shí)，交聯(lián) CMC-La微球吸附材料對(duì)氟離子的去除率最大為99.31%,當(dāng)溶液p H值為3.0，溶液濃度為130mg/L，且反應(yīng)時(shí)間為24h的條件時(shí)，CMC-La生物質(zhì)微球吸附材料對(duì)氟離子的最大吸附量為29.80mg/g。隨著 U(VI)的濃度變化，CMC-La微球吸

8、附氟離子的去除率基本維持穩(wěn)定，說(shuō)明 CMC-La微球?qū)Ψx子有較好的吸附選擇性。交聯(lián) CMC-La微球吸附材料對(duì)氟離子的動(dòng)態(tài)吸附研究結(jié)果表明：穿透時(shí)間隨著柱高的增加而延長(zhǎng)，耗竭時(shí)間隨著柱高增加先延長(zhǎng)后縮短；隨著流速和溶液濃度的增加穿透時(shí)間均延長(zhǎng)，隨著流速和溶液濃度的增加耗竭時(shí)間均縮短。
　　6、交聯(lián) CMC-La微球吸附材料的靜態(tài)解析、循環(huán)利用及使用廢棄后處理研究表明：交聯(lián) CMC-La微球吸附材料對(duì)氟離子具有很好的循環(huán)再利用性能

9、，連續(xù)5個(gè)吸附-解析循環(huán)后對(duì)氟離子的去除率為88%;使用廢棄后的交聯(lián)CMC-La微球吸附材料在氮?dú)夂涂諝夥諊?，加熱?00℃達(dá)到失重平衡，失重率分別為64.58%和83.54%，且無(wú)污染氣體產(chǎn)生；當(dāng)焚燒至800℃時(shí)，交聯(lián) CMC-La微球吸附材料的減容率是80%;說(shuō)明交聯(lián)CMC-La微球吸附材料是環(huán)境友好型的除氟材料。
　　改性羧甲基纖維素為基礎(chǔ)的生物吸附材料，改性后具有較好的吸附效果和對(duì)氟離子較好的吸附選擇性，在處理氟離子污染