改性纖維素類(lèi)吸附劑應(yīng)用（二）

時(shí)間：2023-03-24 13:11:46來(lái)源：food欄目：食品快速檢測(cè) 閱讀：

改性纖維素類(lèi)吸附劑應(yīng)用（二）

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

筆者采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合，在離子液體(BMIMCl)中對(duì)纖維素進(jìn)行均相接枝共聚，并用乙二胺對(duì)其進(jìn)行胺化開(kāi)環(huán)改性，制備出含N型纖維素吸附劑NPGMA，對(duì)產(chǎn)物的性能和吸附過(guò)程進(jìn)行研究主要得出以下結(jié)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(fā)劑，成功地引發(fā)了GMA在離子液體中的ATRP。通過(guò)對(duì)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(gè)聚合過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，表明該聚合反應(yīng)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?zé)岱€(wěn)定性較之前未改性的纖維素稍差。XRD譜圖顯示，纖維素經(jīng)ATRP接枝改性后相對(duì)結(jié)晶度明顯降低。

②用乙二胺對(duì)纖維素接枝共聚物進(jìn)行胺化開(kāi)環(huán)改性，纖維素吸附劑制備的最佳工藝條件為：當(dāng)纖維素接枝共聚物0.5g時(shí)，乙二胺用量20mL，反應(yīng)溫度80℃，改性時(shí)間1h時(shí)得到的纖維素吸附劑NPGMA對(duì)Cr(VI)的去除率效果最好為98.89%。紅外分析顯示，通過(guò)胺化開(kāi)環(huán)改性，Cell-g-PGMA上的環(huán)氧基特征峰已完全消失，出現(xiàn)了氨基特征峰。熱分析結(jié)果表明，NPGMA的纖維素結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差。環(huán)境掃描電鏡圖中可以看出，胺化開(kāi)環(huán)改性后，NPGMA表面呈多孔狀態(tài)，有利于吸附。

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

④NPGMA對(duì)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(guò)程是自發(fā)的吸熱過(guò)程。NPGMA對(duì)Cr(VI)的吸附動(dòng)力學(xué)研究證實(shí)，吸附過(guò)程由表面擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散聯(lián)合控制，且以顆粒內(nèi)擴(kuò)散為主。吸附速率常數(shù)隨著溫度的升高而增大。吸附機(jī)理為：在強(qiáng)酸性條件下，陰離子形態(tài)的Cr(VI)在靜電力驅(qū)動(dòng)下擴(kuò)散進(jìn)入吸附劑表面的活性位點(diǎn)，與吸附劑表面的堿性官能團(tuán)發(fā)生離子交換。

⑤通過(guò)XRD分析，NPGMA的結(jié)晶度進(jìn)一步降低，吸附Cr(VI)后，Cr(VI)進(jìn)入NPGMA內(nèi)部后阻隔分子鏈的運(yùn)動(dòng)，更加破壞了分子鏈的規(guī)整排布，結(jié)晶度下降。對(duì)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(jié)果表明，當(dāng)氫氧化鈉溶液作為解吸劑時(shí)，其最佳使用條件為：氫氧化鈉濃度為2mol/L，解吸時(shí)間為1h，相應(yīng)的解析率為92.28%。對(duì)NPGMA進(jìn)行再生循環(huán)利用，其三次再生循環(huán)使用后對(duì)Cr(VI)的吸附容量?jī)H下降10%左右，說(shuō)明NPGMA具有優(yōu)異的再生性能。通過(guò)環(huán)境掃描電鏡和紅外譜圖分析NPGMA解析后的結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，解吸后其結(jié)構(gòu)與再生前的結(jié)構(gòu)變化基本不明顯，仍具有吸附性能。

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