两性细菌纤维素对持久性污染物的吸附机理研究

以细菌纤维素为原料,分别以烯丙基胺和丙烯酸为单体,以硝酸铈铵为引发剂制备新型、高效的两性吸附材料——烯丙基胺-丙烯酸-细菌纤维素(al-AABC)。通过静态吸附实验,考察了其对持久性污染物Cu2+、Pb2+、Cd2+和Cr(Ⅵ)的吸附等温线和吸附动力学特性,并探讨了吸附作用机理。结果表明,al-AABC对Cu2+、Pb2+、Cd2+和Cr(Ⅵ)吸附更好地符合Langmuir-Freundlich吸附等温方程和准二级反应动力学模型,说明BC经接枝共聚改性后表面具有一定的多相性,以化学吸附作用为主,对金属离子的吸附速率大小顺序为Cd2+Cr(Ⅵ)Pb2+Cu2+。粒子内扩散拟合曲线均不经过原点,证明粒子内扩散并不是唯一速率控制步骤。     

表面预处理对细菌纤维素吸附性能的影响

为了提高细菌纤维素(BC)表面羟基的反应活性,分别采用超声波、碱溶胀和乙醇溶剂交换进行表面预处理,探讨预处理对其表面特性及结晶结构的影响,并研究预处理膜对Zn2+吸附动力学的影响。结果表明,碱溶胀后BC逐渐由纤维素Ⅰ晶型转变成纤维素Ⅱ晶型,生成的碱纤维素有利于金属离子吸附;乙醇溶剂交换和超声波处理并不改变BC晶型。与原膜相比,预处理膜吸附性能明显改善,对Zn2+的吸附动力学符合二级动力学方程和颗粒内扩散方程。     

羧甲基纤维素纱布对水溶液中Cu~(2+)的吸附动力学研究

以棉纱布为原料制备了羧甲基纤维素纱布(CMC纱布),研究了其对Cu2+的吸附性能。对不同Cu2+浓度、不同吸附时间的吸附曲线用3种动力学模型(一级动力学方程、二级动力学方程和粒子扩散方程)进行分析,探讨了CMC纱布对Cu2+的吸附机理。结果表明,吸附动力学过程可用二级动力学模型描述,相关性系数R2均达到0.99。CMC纱布对Cu2+的吸附过程是一个复杂的非均相扩散的化学吸附过程,达到吸附平衡后没有明显的解吸附现象。粒子扩散模型分析表明,吸附过程由表面络合和吸附剂内部扩散共同控制。     

烯丙基胺-细菌纤维素的制备及其动力学研究

基于Ce4+引发自由基接枝共聚机理,制备了新型的烯丙基胺-细菌纤维素(al-BC)吸附剂;考察了细菌纤维素(BC)和烯丙基胺加入量、硝酸铈铵(CAN)浓度等对接枝共聚反应的影响并探讨了其接枝动力学过程;以al-BC为吸附剂,研究其对重金属离子Pb2+的吸附性能。结果表明:在CAN浓度25mmol/L、硝酸浓度0.16mol/L、烯丙基胺及BC加入量分别为24mL/L和8g/L、温度40℃、反应时间4h的最优接枝条件下,al-BC接枝率为18.22%;根据实验结果拟合出了反应初期接枝反应动力学方程;在最优吸附条件下,al-BC对Pb2+的吸附能力比BC提高了37.53%。     

聚乙烯亚胺-羧甲基纤维素的合成及对金属离子的吸附性能

以羧甲基纤维素(CMC)为基质,用戊二醛(GA)做交联剂,将聚乙烯亚胺(PEI)交联到羧甲基纤维素上制得聚乙烯亚胺-羧甲基纤维素吸附剂(PEI-CMC)。采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱对PEI-CMC的结构进行了表征,测定了其对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附性能,并研究了pH值、时间、金属离子的初始浓度对吸附的影响。结果表明,当CMC、PEI和GA的反应比为1 g∶5 mL∶20 mL,反应温度为25℃,反应时间为3 h时,合成的PEI-CMC的含氮量为13.23%。当CMC和PEI的反应比为1 g∶5 mL时,随着戊二醛(质量分数2.5%)的加入量增加,PEI-CMC的产率先增大后降低。在pH值1~14的范围内,溶液酸碱度的变化对PEI-CMC的交联度没有影响。PEI-CMC吸附剂对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附量在实验范围内随pH升高而增加。PEI-CMC对Pb2+和Cu2+、Cd2+的吸附在90 min和180 min后分别达到平衡,吸附动力学符合准二级反应动力学模型。随着Cu2+、Pb2+和Cd2+初始浓度的增加,PEI-CMC对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附量开始时快速增加,而后达到饱和,吸附等温数据符合Freundlich模型,最大吸附容量分别为Cu2+250.0mg/g、Pb2+635.9 mg/g、Cd2+142.8 mg/g。     

纤维素接枝共聚物对Cu2+和Ni2+吸附性能的研究

以己内酯为单体,在绿色溶剂离子液体中对纤维素进行接枝改性。研究了改性纤维素对金属离子Cu2+、Ni 2+的吸附性能,考察了金属溶液初始质量浓度和温度对吸附效果的影响,对比了改性纤维素对Cu2+和Ni 2+的吸附效果,同时对Cu2+的吸附热力学进行了研究。结果表明,在温度为298K,时间为2h时,改性纤维素对Cu2+、Ni 2+的吸附量分别为133mg/g、40.4mg/g;Cu2+初始质量浓度的增加及温度的降低有利于吸附的进行;改性纤维素对Cu2+的静态等温吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,吸附过程是放热过程。     

含硫纤维素衍生物的性能研究

研究了含硫纤维素衍生物:巯基纤维素(SC)和纤维素磺原酸酯(CCX)这两种材料的性能及它们对重金属离子的吸附性能和吸附机理。实验表明,含硫纤维素衍生物作为一种固体吸附材料其化学性质比无机硫化物稳定,暴露于空气中放置一个月后,SC和CCX含硫量下降率<10%,在室温下,中性水溶液中浸泡10天,其水解率<3%;SC饱和吸附容量(mg/g)为:Hg2 58、Cu2 17、Pb2 55、Cd2 29,CCX饱和吸附容量(mg/g)为:Hg2 82、Cu2 26、Pb2 77、Cd2 49;SC和CCX都易于再生,再生10次后其对重金属离子的饱和吸附容量不变。     

氧化细菌纤维素的制备及其表征

目的 通过高碘酸钠氧化制备含醛基的氧化细菌纤维素,并改善细菌纤维素的抗菌性能,为细菌纤维素的综合利用提供新思路.方法 以氧化细菌纤维素中醛基的含量和保留率作为评价指标,通过单因素和正交试验对其进行优化,利用红外光谱仪、扫描电镜对氧化前后的细菌纤维素结构进行表征,以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌为实验菌种,探究氧化细菌纤维素的抑菌性能.结果 当高碘酸钠浓度为0.3 mol/L,悬浮液pH为4.0,体系温度为50℃,反应时间为4.0 h时,制备的氧化细菌纤维素的最佳醛基含量为98％(质量分数)、保留率为78％.经氧化后,氧化细菌纤维素存在醛基官能团,其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌产生的抑菌圈直径分别为21.5,23.3 mm.结论 制得了含醛基的氧化细菌纤维素,且其具有较好的抗菌性.     

离子液体中阳离子纤维素的制备及对酸性蓝40的吸附性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BMIMCl)为溶剂、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AETAC)为阳离子单体合成了高效的阳离子改性纤维素材料。将纤维素溶解于BMIMCl中,在溶液状态通过自由基聚合接枝阳离子单体,采用相分离法制得产物。红外光谱和元素分析表明单体已成功接枝到纤维素上,扫描电镜和X射线衍射仪分析表明阳离子纤维素的样品呈多孔结构,晶型从纤维素Ⅰ型变为纤维素Ⅱ型,结晶指数从80.33%降至53.81%。阳离子纤维素对酸性蓝40具有优良的吸附能力,在中性、无盐条件下吸附效果最好,理论平衡吸附量可达到448.43 mg/g。吸附类型属于化学吸附,吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和伪二阶吸附动力学方程。吸附剂可循环使用,NaOH溶液可作为解吸溶液。     

新型重金属吸附树脂的微波合成及性能研究

采用微波辐射促进化学反应技术,引用氧化还原引发体系,在纤维素上接枝丙烯酸/丙烯酰胺来合成具有特定功能的吸附树脂,研究了树脂合成因素对Cu2+吸附性能的影响.对树脂结构进行了FTIR测试,并对其吸附铜离子后形成的络合物进行了XPS性能测试.研究表明:在最佳的合成工艺条件下,树脂对Cu2+的吸附率为99.2%,吸附容量为49.6 mg/g;用8%NH3.H2O作为淋洗液对树脂洗脱再生,洗脱率在85%以上;当吸附树脂重复使用7次时,对重金属离子的吸附率仍可保持在90%以上;XPS测试证明吸附树脂与重金属离子配位络合基团为伯胺基氮和羧基氧.