改性木质素基吸附材料制备及其吸附行为研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:yedayong0007
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造纸副产物木质素磺酸盐(LS)分子中存在大量疏水性苯环和多种极性官能团,已在表面活性剂、吸水剂、阳离子络合剂、吸附剂等方面得到应用。鉴于LS易溶于水,难于直接用作处理工业废水的吸附材料,本论文在前期工作基础上,设计用两种改性方法制备改性木质素磺酸盐基(本文简称改性木质素基)吸附材料,研究制备方法及吸附材料对阳离子染料亚甲基蓝(MB)的吸附行为。主要工作如下:1.探索羧甲基木质素磺酸盐聚合物(CLP)的制备条件。以氯乙酸为改性剂对LS进行羧甲基化,而后将其用环氧氯丙烷(EPI)交联,研究影响LS羧甲基化及交联聚合的主要条件。用固体核磁13C NMR、FTIR、SEM(EDS)、TGA、BET等手段表征CLP。结果表明,CLP结构含有LS的苯环基本单元。2.将羧甲基纤维素钠(CMC)作为第二组分,探索LS与CMC交联共聚物(CLC)制备方法。研究了LS与CMC投料比、反应溶剂及EPI用量(VEPI/m(LS+CMC))等因素对CLC吸附MB吸附量(Qe)的影响。结果表明,在投料比2:1、EPI用量2 ml·g-1下于50%的乙醇水溶液中反应,可获得Qe稳定的LS和CMC交联共聚物CLC。固体核磁13C NMR和FTIR图谱显示:CLC含有苯环和CMC结构单元。3.系统研究了CLP和CLC对MB的吸附性能。考察了固液比(g·L-1)、MB初始质量浓度(C0)、pH和吸附温度等对吸附性能的影响。结果表明,在pH 16,CLP和CLC对MB的Qe随pH增加而增加,pH 6以上,Qe基本不变;在1055℃范围内,CLP和CLC对MB的Qe随温度升高先增加,后下降,25℃时达到最大值。吸附过程是范德华力、静电、氢键、电子对共享/转移、π-π堆积等共同作用的结果。在固液比0.25 g·L-1、pH 6.5、25℃及C0为100 mg·L-1下,CLP对MB的Qe和吸附率E%分别为384.6 mg·g-1、96.1,CLC对MB的Qe和E%分别为392.7 mg·g-1、98.2;C0为200 mg·L-1时,CLP和CLC对MB的E%分别为89.3、94.1。因此,CLP和CLC可作为吸附MB的高性能吸附材料,且CLC对MB的吸附性能优于CLP。此外,MB溶液中共存的Pb2+妨碍CLP和CLC对MB的吸附。4.系统研究了CLP和CLC对MB的吸附行为。CLP和CLC对MB的吸附符合Langmuir模型,由Langmiurm模型得到的饱和Qe分别为813.0 mg·g-1、1186.6mg·g-1;吸附动力学服从准二阶(PSO)模型,粒子内扩散不是吸附速率控制步骤。在所研究的温度范围内(1055℃),△G?<0,CLC对MB吸附为自发过程。在1025℃,△H?、△S?均大于0,CLC对MB的吸附为吸热,熵增过程;在2555℃,△H?、△S?均小于0,吸附为放热,熵减过程。吸附初期,CLC对MB的吸附行为可用液膜扩散模型来描述。5.研究CLP和CLC的循环使用方法。用醋酸-乙醇为洗脱剂,经6次循环,CLP的E%在80左右。用乙醇-水洗为洗脱剂,经6次循环,CLC的E%在60左右。图54表14参61
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