榕树气生根纤维的改性及其对水中染料和环丙沙星的吸附性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kingorbread
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
植物纤维作为一种高分子生物质材料,具有广泛的来源和低廉的成本,在水污染控制领域的应用前景广阔。榕树气生根(BARs)作为一种废弃的生物质资源,具有充足的供应量及作为环境功能材料的潜力,而原料本身吸附性能有限,通过柠檬酸对其进行热化学改性以优化其对染料和抗生素的去除能力。对比研究桔皮、柚皮、桉木浆和BARs的化学性质及形貌结构,探究四种植物纤维改性后对龙胆紫(GV)、罗丹明B(Rh B)和环丙沙星(CIP)的吸附性能。由于BARs具有较高的无定型度和羧基含量,且对GV、Rh B及CIP的去除表现最佳,最终被选为吸附剂原料。反应温度对改性结果具有明显影响,所以选取363 K、393 K和423 K三个改性温度。通过FESEM和BET分析发现,改性降低比表面积,未改性和改性BARs均属于介孔材料;FTIR结果表明393 K和423 K改性BARs的羧基化程度较高;XRD结果表明改性降低纤维结晶度,且423 K改性BARs的结晶度最低;Zeta电位分析发现393 K和423 K改性使纤维的电负性增强,其中423 K改性BARs的负电荷量最高。改性导致的结晶度、官能团和负电荷量的变化将显著提升纤维的吸附性能,并且较高的改性温度会使纤维的无定型度、羧基化程度和电负性更高,证明393 K和423 K改性BARs具有更强的吸附潜力。改性BARs对GV和Rh B吸附行为具有显著差异,两者吸附的最佳p H值分别为6和3,并且Rh B的吸附易受酸碱度影响,综合染料去除率和纤维利用率分别将GV和Rh B的吸附剂投加量设置为0.8 g/L和1.2 g/L,GV和Rh B的最大吸附量分别为456.64mg/g和115.23 mg/g,对比发现393 K改性BARs作为高效吸附剂具有一定优势。动力学和热力学分析表明GV和Rh B的吸附过程均是吸热、熵增的自发反应,由物理和化学作用共同控制,且热力学自发程度随温度升高而增强。改性BARs表面结构和孔隙条件并非GV和Rh B吸附的主导因素,GV吸附主要为静电吸引,还涉及氢键、电子供体-受体(EDA)相互作用以及OH-π弱相互作用,而Rh B吸附除了涉及上述机理之外,还具有电子受体-受体(EAA)相互作用和静电排斥,解释了改性BARs对GV和Rh B吸附能力的显著差异以及Rh B吸附对溶液p H值的依赖性。未改性和改性的四种BARs对CIP的吸附行为具有相似规律。实验表明,p H值为8时的吸附效果最理想;1.2 g/L的吸附剂投加量可以保证CIP去除效果和材料利用效率;吸附反应在48 h内达到平衡。但四种材料对CIP的吸附能力并不相同,从大到小依次为423 K、393 K、363 K改性和未改性BARs,表明改性成功提高材料吸附性能且改性温度会对改性结果产生影响。Langmuir等温线最适合描述393 K改性BARs对CIP的吸附,而Freundlich方程则更适合其他BARs的吸附数据,最高的最大吸附量是393 K改性BARs的86.58 mg/g,其次是423 K改性BARs,最低是未改性BARs的42.56 mg/g。吸附动态研究发现CIP吸附过程中存在化学作用,外膜扩散为速率控制步骤,且平衡吸附量随改性温度升高而增加,423 K改性BARs的吸附表现突出。热力学分析显示,BARs对CIP的吸附过程均是吸热、熵增的由物理和化学作用共同控制的自发反应,393 K和423 K改性BARs的热力学自发程度相近,高于其他BARs。纤维物理特征非CIP吸附主导因素,吸附主要由静电引力、氢键和外膜扩散作用共同控制。综上可见改性显著提高了纤维吸附容量,且423 K和393 K改性BARs具有较为优异的CIP吸附性能。
其他文献
新时代下,我国的国民经济正在飞速发展,对能源的需求量也在不断上升,其中对柴油的需求非常紧迫。然而,在现实生活中,柴油的供应量却远不能满足当今时代的需求,不仅如此,在使
《商品房买卖合同司法解释》第8、9条中规定了商品房买卖合同纠纷的惩罚性赔偿责任,将适用惩罚性赔偿责任的范围限制在两种恶意违约及三种欺诈行为中,并将惩罚性赔偿数额确定标准定为“不超过已付购房款的一倍”。惩罚性赔偿在我国民法领域的适用主要分为两大部分:一是在侵权领域,二是在合同领域。合同领域的惩罚性赔偿主要表现在《合同法》第113条第2款、《消费者权益保护法》第55条第1款、《旅游法》第70条、《食品
视觉测量由于具有易于获取大量信息,易于同产品数字化的设计信息、加工控制系统的反馈信息相融合,形成产品生产过程闭环控制的特点,被广泛应用于现代化的生产领域。近年来,如何应用视觉测量技术实现产品的在线测量、原位测量引起了广泛的关注。本文针对箱体孔径及孔间中心距的视觉测量方法进行了研究。设计了用于标定孔端面方程的标定装置,解决了1/2轮廓孔难以测量的问题及特定尺寸零部件需要配套特定中心距测量检具的问题,
ZK镁合金作为一种重要的变形镁合金已经在许多领域得到了实际应用,稀土元素在改善其力学性能和变形加工性能方面的作用也得到了许多研究者的共识。但目前所开展的相关研究中,
在图像获取过程中,由于传感器的热效应等原因影响,最后获取的图像无法避免的都会包含一定程度的噪声,这其中包含泊松噪声,条带噪声等等。而图像去噪作为计算机视觉底层的图像处理任务,一直是计算机视觉中经久不衰的研究热点。一方面是由于其在计算机视觉底层任务中不可或缺的地位和与其他底层任务(如去模糊等)极大的相关性,另一方面是其作为中上层图像处理任务(如检测分割等)的数据预处理步骤,能够极大地保障和提升相关任
主动式光电跟踪系统属于共光路成像探测,除了常规的加工装配误差、机架抖动等因素会影响系统的探测能力之外,光学系统通道内热晕和热对流的存在,光学元件镜面热变形,大气湍流等也会对系统探测光束产生强干扰,使系统包含有离焦、球差、像散、慧差等低阶大幅值像差,严重影响了系统的探测能力。基于共光路成像探测过程中这些强干扰的存在,本文以相位差波前探测技术为基础,深入研究在低阶大幅值像差干扰条件下,从优化算法方面提
“旌”的原义为旗帜,后引申为表彰。“表”是指动物的皮毛表面,有表露、显现的意思。“旌表”后来逐渐发展成表彰、表扬的意思。旌表制度是一种表彰制度,表彰的主要对象有义
高等教育的普及化导致教育需求的不断增加。面对空前的高等教育需求,政府与社会合力形成了较为完善的高等教育体系。即使如此,需求仍然是研究教育的重点,尤其是在高等教育扩
与未发芽糙米或精制白米相比,发芽糙米包含许多生物活性和健康有益成分。本论文用反相高效液相色谱或高效液相色谱-质谱联用法,研究比较糙米、白米和发芽糙米中的活性成分,尤
焦虑是人和动物在面临危险情境时共有的情绪体验,是对不可预期威胁事件的防御反应。已有大量的研究表明不可预期的威胁刺激是诱发焦虑情绪的关键因素。但是,目前相关研究主要集中在可预期和不可预期的威胁刺激对焦虑情绪的影响是否存在差异,尚未有研究针对可预期性对焦虑情绪影响的作用机制进行系统考察。本研究主要探讨了不同可预期程度的威胁刺激对个体主观焦虑感的影响,以及可预期性的两个子特征-发生概率的高低和随机性对个