离子液体中纤维素基重金属离子吸附剂的制备和性能研究
纤维素是地球上资源最为丰富的天然高分子材料，具有可再生、可降解等优点。纤维素资源的有效利用，对解决当前世界面临的环境和能源危机具有重要意义。离子液体作为一种“绿色溶剂”，克服了传统化学溶剂的一些缺点，同时有效地溶解天然纤维素。本课题用离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化盐（[Amim][Cl]）和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([Bmim][Cl])实现纤维素的溶解和再生，并以此为基础制备了一系列重金属离子吸附剂，并研究了吸附剂的性能。 本文的主要研究工作包括: (1)以离子液体[Amim][Cl]为溶剂，制备了再生纤维素微球和纤维素-海藻酸钠共混微球(CAs)，运用SEM、XRD等多种手段对微球进行表征。 (2)考察了pH值、吸附时间、重金属离子的初始浓度、吸附剂的解吸和重复利用等因素对吸附效果的影响。结果表明，制备的吸附剂CA2（海藻酸钠-纤维素配比为1∶1）对Cu2+离子有良好的吸附性能，pH为6.0时吸附效果最佳，吸附时间12h后达到吸附平衡。在pH=6.0、吸附时间12h、Cu2+离子初始浓度300ppm条件下，吸附剂CA2对Cu2+离子的吸附量为31.0mg/g。运用拟一级动力学、拟二级动力学和内扩散模型进行动力学考察，结果更符合拟二级动力学模型，表明吸附过程主要为化学吸附。运用Langmiur和Freundlich等温吸附模型拟合吸附过程，结果更符合Langmiur吸附模型，表明吸附以单分子层为主。吸附剂重复利用五次后的吸附能力保留87.4％，表明该吸附剂有良好的重复利用性能。 (3)在上述工作基础上，加入不同质量的Fe3O4纳米颗粒对其进行磁性改性，制备了磁性纤维素-海藻酸钠微球(MCA)，进行了一系列表征和性能研究。结果表明，制备的磁性微球在吸附后有更好的分离、脱附能力。在pH为6、初始浓度300ppm、吸附时间12h条件下，MCA对Cu2+离子的吸附量为27.2mg/g，吸附过程也以化学吸附和单分子层吸附为主。吸附剂重复利用五次后，吸附能力保留81.1％，同样具有良好的重复利用性能。 (4)初步探究了从农林废弃物甘蔗皮中提取纤维素的方法，提取的纤维素在离子液体[Bmim][Cl]中与丙烯酸发生枝接共聚反应，制备了重金属离子吸附剂，并研究了其吸附性能。
离子液体;海藻酸钠;纤维素;重金属离子;微球吸附剂;吸附性能
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
刘志平
2015
中文
TQ424.3;O647.31
96
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）