巯基化改性纤维素材料的制备及对汞离子、酸性红B染料的吸附性能研究
现代科技与工业技术的不断发展为人们生活带来了便利，与此同时大量有害的污染物亦随之产生，若含有这些污染物的废水不加处理随意排放，将会给生物圈中的人类及其他生物的生存带来巨大威胁。工业废水常用吸附法处理，该法具有成本低、适用性强、二次污染少等优点，能有效去除水体中有害的重金属离子及染料等。纤维素(cellulose)是自然界储量最大的一种自然资源，其来源丰富,可从各种农林废弃物及植物中提取获得，其具有易于降解、生物相容性好、无污染等特点，是具有很高利用价值的天然高分子聚合物。但由于天然纤维素缺乏吸附活性位点，且具有难以溶解的特殊性质，故不能直接用于工业废水的处理。因此需要通过对纤维素进行改性，以引入功能性官能团，从而得到更多能和污染物产生络合作用的吸附位点，藉此来提高其吸附性能。 (1)以微晶纤维素为原材料，硫化丙烯为巯基化改性剂，在碱性条件下通过硫化丙烯的开环反应将巯基引入到微晶纤维素大分子链上，随后经过冷冻干燥,制备得到对Hg(Ⅱ)具有良好吸附性能的巯基化纤维素气凝胶(MCC-SH),并研究了其对水中Hg(Ⅱ)的吸附性能。研究结果如下:MCC-SH的巯基浓度达到0.6mmol/g;Hg(Ⅱ)在MCC-SH上的吸附属于自发的吸热过程，其吸附等温线符合Langmuir模型，在25℃,pH值为6时，其具有最大吸附量415.6mg/g;MCC-SH吸附速率快，吸附过程遵循伪二阶动力学模型;MCC-SH主要通过静电吸附和化学配位作用吸附水中的Hg(Ⅱ),在有其他二价金属离子(Cu2+、Pb2+、Co2+、Zn2+)共存的情况下，其对指定浓度Hg(Ⅱ)的去除率仍能达到87％;在经过三次吸附/解吸循环后MCC-SH对Hg(Ⅱ)的去除率仍超过90％,证明了其针对Hg(Ⅱ)具有高效、高选择性、可再生的优秀吸附性能。 (2)以脱脂棉为原材料，硫化丙烯为改性剂，通过化学开环的方式对其进行巯基化改性，制备出巯基改性脱脂棉(TDC),并以酸性红B作为模型污染物，研究TDC对染料废水中酸性红B染料的吸附性能。结果表明:经巯基化改性的脱脂棉对酸性红B的吸附性能相比于未改性脱脂棉来说有显著提升，酸性红B在TDC上的吸附兼具物理吸附和化学吸附过程，且吸附过程吸热，其吸附等温线符合Langmuir模型;在温度为35℃,pH值为1时，400mg/LTDC对20mg/L酸性红B脱色率达到95％,且在大部分含酸性染料的工业废水所具有的弱酸性(pH=3)环境下，TDC依然能维持较好的吸附性能;TDC能较快(90min以内)达到吸附平衡，其吸附动力学遵循伪二阶动力学模型;吸附后的TDC可通过稀氢氧化钠溶液进行洗脱(解吸)，经过洗脱处理后的TDC在经过四次吸附-解吸循环后对20mg/L酸性红B溶液的去除率仍可达到75％以上，说明了TDC是一种能有效处理废水中酸性红B染料的优秀吸附剂。 本研究创新性地使用硫化丙烯作为纤维素材料巯基化改性的改性剂，制备出了性能优秀的针对废水中Hg（Ⅱ）及酸性红B染料的吸附剂。利用硫化丙烯改性能够很好弥补传统巯基化改性过程中的成本高、反应条件苛刻、巯基引入效率低等缺点，可为巯基功能化材料的开发提供一种新的思路。
纤维素;吸附性能;硫化丙烯;巯基;汞离子;酸性红B
武汉纺织大学
硕士
化学
陈富偈
2023
中文
X703
2023-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）