改性纖維素類吸附劑應用（二）

時間：2023-03-24 13:11:46來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

改性纖維素類吸附劑應用（二）

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

筆者采用原子轉移自由基聚合，在離子液體(BMIMCl)中對纖維素進行均相接枝共聚，并用乙二胺對其進行胺化開環改性，制備出含N型纖維素吸附劑NPGMA，對產物的性能和吸附過程進行研究主要得出以下結論：

①以甲基丙烯酸縮水甘油酯為單體，CuBr/bpy為催化體系，纖維素氯乙酰酸酯為大分子引發劑，成功地引發了GMA在離子液體中的ATRP。通過對聚合溫度以及單體濃度等因素的改變，所得的纖維素接枝共聚物的分子量及分子量分布是不同的。整個聚合過程符合一級動力學規律，表明該聚合反應是活性可控的。用透射電鏡可以觀察到Cell-g-PGMA在丙酮溶液中的自組裝行為。此外，熱重顯示，接枝改性后的纖維素熱穩定性較之前未改性的纖維素稍差。XRD譜圖顯示，纖維素經ATRP接枝改性后相對結晶度明顯降低。

②用乙二胺對纖維素接枝共聚物進行胺化開環改性，纖維素吸附劑制備的最佳工藝條件為：當纖維素接枝共聚物0.5g時，乙二胺用量20mL，反應溫度80℃，改性時間1h時得到的纖維素吸附劑NPGMA對Cr(VI)的去除率效果最好為98.89%。紅外分析顯示，通過胺化開環改性，Cell-g-PGMA上的環氧基特征峰已完全消失，出現了氨基特征峰。熱分析結果表明，NPGMA的纖維素結構穩定性變差。環境掃描電鏡圖中可以看出，胺化開環改性后，NPGMA表面呈多孔狀態，有利于吸附。

③影響NPGMA對Cr(VI)吸附效果的因素主要有吸附質的pH值、吸附溫度、吸附時間以及Cr(VI)的初始質量濃度。試驗結果表明，NPGMA的吸附容量隨著Cr(VI)初始質量濃度的升高而增大；NPGMA的零電荷點pHpzc=7.92，NPGMA吸附Cr(VI)的最佳吸附條件是：Cr(VI)初始質量濃度為100mg/L，pH=3，吸附時間為180min，吸附溫度為20℃，此時，Cr(VI)去除率為99.60%。

④NPGMA對Cr(VI)的吸附符合Langmuir吸附等溫式和Freundlich吸附等溫式，屬于單分子層吸附，且該過程是自發的吸熱過程。NPGMA對Cr(VI)的吸附動力學研究證實，吸附過程由表面擴散和顆粒內擴散聯合控制，且以顆粒內擴散為主。吸附速率常數隨著溫度的升高而增大。吸附機理為：在強酸性條件下，陰離子形態的Cr(VI)在靜電力驅動下擴散進入吸附劑表面的活性位點，與吸附劑表面的堿性官能團發生離子交換。

⑤通過XRD分析，NPGMA的結晶度進一步降低，吸附Cr(VI)后，Cr(VI)進入NPGMA內部后阻隔分子鏈的運動，更加破壞了分子鏈的規整排布，結晶度下降。對比吸附劑吸附前后的紅外圖，以及XPS和EDAX分析，都證明Cr(VI)被吸附。

⑥解吸再生結果表明，當氫氧化鈉溶液作為解吸劑時，其最佳使用條件為：氫氧化鈉濃度為2mol/L，解吸時間為1h，相應的解析率為92.28%。對NPGMA進行再生循環利用，其三次再生循環使用后對Cr(VI)的吸附容量僅下降10%左右，說明NPGMA具有優異的再生性能。通過環境掃描電鏡和紅外譜圖分析NPGMA解析后的結構，結果表明，解吸后其結構與再生前的結構變化基本不明顯，仍具有吸附性能。

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