木质素简称木素,几乎存在于一切植物当中。它是自然界中丰富的天然有机高分子化合物。来自于造纸黑液中的木质素每年产出大约超过5000万t。黑液的随意排放不仅严重污染了水体环境,而且造成了可再生资源的大量流失,带来了严重的环境问题和经济问题。木素的综合利用一直是黑液能否从根本上治理的关键。作为造纸工业的副产物,木质素的利用率极低,全世界每年产生的工业木质素中只有不到2%被利用。因此无论从资源利用,还是从环境保护的角度看,开发木质素利用的新方法,提高木质素的利用率,不仅可减少环境污染,还可缓解资源危机,维持可持续发展。本论文以造纸黑液中提取的碱木素为主要原料通过胺化改性合成阳离子木素胺表面活性剂,开发其在废水处理中的应用,并研究以木素胺为模板合成纳米ZnO光催化剂,或者直接以造纸工业的副产品木素磺酸盐做表面活性剂合成纳米ZnO光催化剂,用于光催化降解水中的有机污染物。论文研究内容主要包括以下几个方面：(1)木素胺的合成以造纸黑液中提取的碱木质素为原料通过Mannich反应合成阳离子木素胺,通过三因素三水平正交设计安排试验,研究了脂肪胺用量、甲醛用量和温度三个因素对木质素胺化改性的影响,以含氮量和粘度为指标找出合成木素胺的最佳改性条件,并对改性效果最好的样品进行差热、红外、紫外等测试表征。(2)木素胺的絮凝脱色作用研究合成的阳离子木素胺样品对阴离子偶氮染料铬蓝黑R和刚果红产生了较好的絮凝脱色作用。两种染料溶液48h的脱色率均达到95%以上,盛染料溶液的烧杯底部可见有大量絮体沉积析出。对两种染料COD的去除率分别达到62.9%和90.4%。试验研究了不同脱色时间、pH值、投加量、无机盐以及染料初始浓度对絮凝脱色作用的影响。并对絮凝脱色行为进行了热力学和动力学模型拟合,对絮凝脱色机理进行了探讨。(3)以木素胺为模板固相法合成纳米ZnO光催化剂以合成的木素胺为模板,通过固相反应制备氧化锌前驱体,前驱体再经不同温度煅烧,最终合成纳米氧化锌光催化剂。研究了不同模板剂用量和不同煅烧温度对光催化性能的影响,并对催化剂进行傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、差热(TG-DSC)、比表面积BET、PL谱等各项性能表征。重点探讨了其对甲基橙模拟废水的光催化性能,研究了甲基橙的初始浓度、催化剂用量、催化时间对光催化效果的影响。结果表明甲基橙浓度为20mg·L-1,催化剂用量为100mg·L-1时光催化效果最好。煅烧400℃C,掺杂1g木素胺制备的纳米ZnO样品(ZL4)具有优良的紫外和太阳光催化活性。紫外光照射不到1h和太阳光照射6h,甲基橙几乎完全降解。ZL4样品还对其他染料如亚甲基蓝、刚果红和铬蓝黑R具有良好的催化降解作用。(4)以木素磺酸钙(LS)为表面活性剂通过液相沉淀法合成纳米ZnO光催化剂采用液相沉淀法合成了纳米氧化锌复合光催化剂,研究了木素磺酸钙(LS)的添加对纳米氧化锌结构和形貌的影响。利用FT-IR、XRD、SEM、UV-Vis、BET等技术对所制备的光催化剂进行了系列表征。以甲基橙的脱色降解为模型反应,考察了掺杂木素磺酸盐及不同焙烧温度对ZnO的物理结构和光催化脱色性能的影响。结果表明：掺入2g(质量分数约为1%)的木素磺酸盐能明显改变氧化锌形貌,产生更多的表面羟基,改善氧化锌表面状态,显著提高光催化脱色活性能和光催化稳定性。焙烧温度对光催化剂的晶体结构、表面性能和光催化活性产生较大影响,300℃的焙烧处理使样品的结晶度较高,同时催化剂颗粒粒径较细,表面具有丰富的羟基。但过高的焙烧温度(600-700℃)将导致催化剂的物理结构发生恶化,降低光催化性能。ZnO-LS-2g,300℃煅烧样品对甲基橙显示了优良的光催化活性,60min的降解率达到98%以上。(5)以木素磺酸钠(SL)为表面活性剂和结构导向剂通过水热法合成纳米ZnO光催化剂采用简单的水热法合成纳米ZnO光催化剂,创新性地提出了用造纸工业的副产物木素磺酸钠SL为表面活性剂和结构导向剂运用于纳米材料的合成上。利用FT-IR、XRD、 SEM、UV-Vis、BET等技术对所制备的光催化剂进行了系列表征。以甲基橙和亚甲基蓝脱色降解为模型反应研究了Zn2+：OH-的不同摩尔比,及SL不同掺杂量对比表面积及光催化性能的影响。结果显示,Zn2+：OH-摩尔比为1：4,SL掺杂量为0.5g的样品ZnO-SL-0.5)显示了更大的比表面积和更好的光催化活性。研究表明催化剂对亚甲基蓝的光催化活性强于甲基橙,光催化40min的降解率达到98%以上。另外催化剂对其他偶氮染料刚果红和铬蓝黑R也表现出较强的光催化活性。