木质素基超分子组装制备新型吸附剂

发布时间：2020-11-20 15:54

　　 工业污水排放引起的环境污染问题,尤其是有机印染废水的有效治理,一直以来是困扰我们的污染治理难题,原因在于大多有机染料污水是含蒽醌类和苯环结构,具有残留率高、降解难、溶解度大和易致癌等特点。本文利用木质素和过渡金属的配位作用,组装木质素-金属超分子,进一步以聚氨酯泡沫为载体,乙酰化壳聚糖交联修饰,制备新型吸附剂,能够快速清除阴离子、中性和阳离子三种不同种类的染料,净化水体。主要研究成果如下:1.通过调控pH,方便快速组装木质素/过渡金属超分子结构。SEM、FT-IR、BET分析表明,金属离子和木质素羟基共价结合,通过配位化学健形成孔径为2-50 nm的超分子介孔材料。筛选出了磺酸盐木质素-Cr3+对考马斯亮蓝R-250(阴离子型染料)、磺酸盐木质素-Mn2+对亚甲基蓝(阳离子型染料)、磺酸盐木质素-Fe3+对罗丹明B(中性染料)的吸附量最大,其值分别为 10416.51 mg/g、926.97 mg/g 和 880.98 mg/g。2.探讨了木质素-金属超分子吸附阴离子型、阳离子型和中性染料在3秒时可达吸附平衡,对染料的清除率分别为99.4%、94.38%、51.01%。研究了等温吸附曲线、吸附动力学和热力学参数。结果表明,吸附机理为单分子层吸附,吸附过程为自发的吸热过程。3.利用聚氨酯泡沫作载体,95%乙酰化壳聚糖进一步修饰超分子组装材料,制备吸附薄膜,在0.5 mL/min的流速下得出结论为PUF/CS/SL-Cr3+(200 mg)对 CBB R-250、PUF/CS/SL-Mn2+(300 mg)对 MB、PUF/CS/SL-Fe3+(100 mg)对 RB 的清除效果最好,分别为 78.17%、96.75%、77.92%,在COD值低于100 mg/L的情况下最大承载量分别为955.41 mg/m2、636.94mg/m2、636.94mg/m2;XPS 和 SEM 分析表明,壳聚糖结构上的氨基与木质素的羧基通过交联作用结合。pH对吸附薄膜的性能一定的影响,盐浓度和染料浓度对吸附薄膜的性能没有影响。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ424;O641.3
【部分图文】：

．．．．．．．由表２－３结果表明，由于不同的金属离子的带电情况和价态不同，与磺酸盐木质??素的羟基结合能力不同，所形成相对应的超分子的最佳ｐＨ值范围也不相同，这是由??于磺酸盐木质素上苯环的甲氧基的位阻效应造成的影响［５９］，ｐＨ值的变化对消除磺酸??盐木质素苯环上的甲氧基位阻效应非常关键，所以才有了不同金属离子与磺酸盐木质??素形成超分子的最佳ｐＨ值和得率也不相同。??２．４．２染料的标准曲线和ｐＨ值对染料的最大吸光值的影响结果分析??２．４．２．１染料的标准曲线??根据２．２．４中的实验方法，利用紫外分光光度计对不同浓度梯度的染料在最大吸光??处测定吸光值，然后分别对三种不同种类的染料（考马斯亮蓝Ｒ－２５０、亚甲基蓝和罗??丹明Ｂ）做出标准曲线，如图３－１所示。??

??图２－１中ａ、ｂ、ｃ分别指的是考马斯亮蓝Ｒ－２５０、亚甲基蓝和罗丹明Ｂ的染料溶??液标准曲线，以染料不同浓度梯度为纵坐标，相对应染料浓度的最大吸光处的吸光值??为横坐标，所模拟出来的阴性染料考马斯亮蓝Ｒ－２５０、阳性染料亚甲基蓝和中性染料??罗丹明Ｂ的Ｒ２值分别为０．９９９０、０．９９９５、０．９９８９，由此可知不同浓度的染料与其相对??应的最大吸光处的吸光值呈良好的线性关系。??２．４．２．２?ｐＨ值对染料在最大吸光值处的影响??因磺酸盐木质素－金属超分子是在不同的ｐＨ条件下形成的，探宄ｐＨ值对染料在??最大吸光处的影响对后续实验具有重要的影响，其实验方法为２．２．４所提出的方法，??配制染料浓度均为０．０２?ｍｇ／ｍＬ，ｐＨ值的范围设置为３－７之间，其结果如图２－２所示。??’ｌａ?二＝ｂ?Ａ?三１?°?爲?二＝??二口３?ｆ?Ｉ?，Ａ．?ｆｌ?＼?—二１?乙??０？????！???１???＊???？?？?？?１?＇?＇?Ｉ?＇?Ｉ?＇?ｉ?＇?＊????！???１?ｒ—Ｔ—＊?１￣￣￣－?！???Ｓ???（????Ｗ＊ｖｅＪ＊ｒ？ｇＳ＞｛ｎｍ）?Ｗ？ｖ？ｋ？ｎｇｆｒ５（ｎｍ）?Ｗａ＾ｅｌｅｒ＞ｇｉｙ？｛ｎｍ）??图２－２不同ｐＨ值对考马斯亮蓝Ｒ－２５０（ａ）、亚甲基蓝（ｂ）、罗丹明Ｂ（ｃ）在最大吸光处的吸收值的影??响??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅ?ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐＨ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｎ?ｔｈｅ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｏｆ?ＣＢＢ?Ｒ－２５０（ａ）

由从第二章中所筛选出来的三种超分子所形成的ｐＨ值不同，所以对三种类型的染料??进行相应的ｐＨ值调节，温度为２５?°Ｃ，考马斯亮蓝Ｒ－２５０、亚甲基蓝、罗丹明Ｂ的??ｐＨ分别为５．０、８．９、４．７的条件下进行实验，，通过ｏｒｉｇｉｎ软件拟合的曲线如图３－４所??示，所对应的Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程的各参数值如表３－３。??２４??
【参考文献】

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3 朱莉;罗学刚;;木质素磺酸钠脱磺及应用性能研究[J];林产化学与工业;2008年01期

4 范国枝,胡明秀;水溶性壳聚糖在果汁澄清中的应用研究[J];食品科技;2005年06期

5 孙秀珍,贾建东,张碧珍,孔繁智,黄飞华,柴秀娟;壳聚糖药膜及其制备工艺研究[J];中国海洋药物;2000年04期

6 朱建华,黄小雪,黄如杖,宋清;球形木质素磺酸阳离子交换树脂的合成及应用[J];中国造纸;1992年03期

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本文编号：2891649